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Sync와 Send 트레잇을 이용한 확장 가능한 동시성

흥미롭게도, 러스트 언어는 매우 적은 숫자의 동시성 기능을 갖고 있습니다. 우리가 이 장에서 여지껏 얘기해 온 거의 모든 동시성 기능들이 언어의 부분이 아니라 표준 라이브러리의 영역이었습니다. 동시성 제어를 위한 여러분의 옵션들은 언어 혹은 표준 라이브러리에 제한되지 않습니다; 여러분은 여러분만의 동시성 기능을 작성하거나 다른 이들이 작성한 것을 이용할 수 있습니다.

그러나, 두 개의 동시성 개념이 이 언어에 내재되어 있습니다: 바로 std::marker 트레잇인 Sync와 Send입니다.

Send를 사용하여 스레드 사이에 소유권 이전을 허용하기

Send 마커 트레잇은 Send가 구현된 타입의 소유권이 스레드 사이에서 이전될 수 있음을 나타냅니다. 거의 대부분의 러스트 타입이 Send이지만, 몇 개의 예외가 있는데, 그 중 Rc<T>도 있습니다: 이것은 Send가 될 수 없는데 그 이유는 여러분이 Rc<T> 값을 클론하여 다른 스레드로 복제본의 소유권 전송을 시도한다면, 두 스레드 모두 동시에 참조 카운트 값을 갱신할지도 모르기 때문입니다. 이러한 이유로, Rc<T>는 여러분이 스레드-안전성 성능 저하를 지불하지 않아도 되는 단일 스레드의 경우에 사용되도록 구현되었습니다.

따라서, 러스트의 타입 시스템과 트레잇 바운드는 여러분들이 결코 우연히라도 스레드 사이로 Rc<T> 값을 불안전하게 보낼 수 없도록 확실히 해줍니다. Listing 16-14의 것을 시도할 때, 우리는 the trait Send is not implemented for Rc<Mutex<i32>> 라는 에러를 얻었습니다. Send가 구현된 Arc<T>로 바꿨을 때는 코드가 컴파일 되었습니다.

전체적으로 Send 타입으로 구성된 어떤 타입은 또한 자동적으로 Send로 마킹됩니다. 로우 포인터 (raw pointer)를 빼고 거의 모든 기초 타입이 Send인데, 이는 19장에서 다루겠습니다.

Sync를 사용하여 여러 스레드로부터의 접근을 허용하기

Sync 마커 트레잇은 Sync가 구현된 타입이 여러 스레드로부터 안전하게 참조 가능함을 나타냅니다. 바꿔 말하면, 만일 &T (T의 참조자) 가 Send이면, 즉 참조자가 다른 스레드로 안전하게 보내질 수 있다면, T는 Sync합니다. Send와 유사하게, 기초 타입들은 Sync하고, 또한 Sync한 타입들로 전체가 구성된 타입 또한 Sync합니다.

스마트 포인터 Rc<T>는 Send가 아닌 이유와 동일한 이유로 또한 Sync하지도 않습니다. (15장에서 얘기했었던) RefCell<T> 타입과 연관된 Cell<T> 타입의 가족들도 Sync하지 않습니다. RefCell<T>가 런타임에 수행하는 빌림 검사 구현은 스레드-안전하지 않습니다. 스마트 포인터 Mutex<T>는 Sync하고 여러분이 “여러 스레드 사이로 Mutex<T> 공유하기” 절에서 본 것처럼 여러 스레드에서 접근을 공유하는데 사용될 수 있습니다.

Send와 Sync를 손수 구현하는 것은 안전하지 않습니다

Send와 Sync 트레잇들로 구성된 타입들이 자동적으로 Send 될 수 있고 Sync하기 때문에, 우리가 이 트레잇들을 손수 구현치 않아도 됩니다. 마커 트레잇으로서, 이들은 심지어 구현할 어떠한 메소드도 없습니다. 이들은 그저 동시성과 관련된 불변성을 강제하는데 유용할 따름입니다.

이 트레잇 들을 손수 구현하는 것은 안전하지 않은 러스트 코드 구현을 수반합니다. 19장에서 안전하지 않은 러스트 코드에 대하여 이야기 하겠습니다; 지금으로서 중요한 정보는 Send되고 Sync하지 않은 요소들로 구성된 새로운 동시적 타입을 만드는 것이 안전성 보장을 유지하기 위해 조심스러운 생각을 요구한다는 점입니다. 러스토노미콘이 이러한 보장과 이를 어떻게 유지하는지에 대한 더 많은 정보를 갖고 있습니다.

정리

여기가 이 책에서 동시성에 대해 보게될 마지막은 아닙니다: 20장의 프로젝트에서는 여기서 다룬 작은 예제보다 더 실제와 같은 상황에서 이번 장에서 다룬 개념들을 이용하게 될 것입니다.

일찍이 언급한 것처럼, 러스트가 동시성을 제어하는 방법이 언어의 매우 작은 부분이기 때문에, 많은 동시성 솔루션이 크레이트로 구현됩니다. 이들은 표준 라이브러리보다 더 빠르게 진화하므로, 멀티스레드 상황에서 사용하기 위하여 현재 가장 최신 기술의 크레이트를 온라인으로 검색해보세요.

러스트 표준 라이브러리는 메세지 패싱을 위해 채널을 제공하고, 동시적 맥락에서 사용하기에 안전한 Mutex<T>와 Arc<T> 같은 스마트 포인터 타입들을 제공합니다. 타입 시스템과 빌림 검사기는 이러한 솔루션을 이용하는 코드가 데이터 레이스 혹은 유효하지 않은 참조자로 끝나지 않을 것을 보장합니다. 여러분의 코드가 컴파일된다면, 여러분은 다른 언어에서는 흔한 추적하기 어려운 버그 종류들 없이 여러 스레드 상에서 행복하게 동작할 것이라고 자신감 있게 쉴 수 있습니다. 동시성 프로그래밍은 더 이상 두려워할 개념이 아닙니다: 앞으로 나아가 두려움없이 여러분의 프로그램을 동시적으로 만드세요!

다음으로, 우리는 여러분의 러스트 프로그램이 점차 커짐에 따라서 문제를 모델링하고 솔루션을 구조화하는 자연스러운 방법에 대해 이야기할 것입니다. 더불어서 여러분이 객체 지향 프로그램으로부터 친숙할지도 모를 개념들과 러스트의 관용구가 어떻게 연관되어 있는지 다루겠습니다.