파이썬에서 멀티태스킹과 멀티스레드 사용법

파이썬에서 멀티태스킹과 멀티스레드 사용법

컴퓨터에서 여러 작업을 동시에 실행하는 것을 병렬 처리라고 합니다. 이를 구현하는 방식에는 멀티태스킹(Multitasking) 과 멀티스레딩(Multithreading) 이 있습니다. 이 글에서는 멀티태스킹과 멀티스레드의 개념을 설명하고, 각각의 특징과 장단점을 비교합니다. 또한, 실제 코드 예제를 통해 어떻게 활용하는지 배워보겠습니다. 추가로 multiprocessing과 threading 모듈의 사용법 및 프로젝트에서 효율적으로 활용하는 방법을 설명합니다.

---

1. 멀티태스킹 vs 멀티스레드

📌 멀티태스킹이란?

멀티태스킹은 여러 개의 프로세스를 실행하는 방식입니다. 각 프로세스는 독립적인 메모리를 가지며, CPU 스케줄링에 의해 번갈아 가며 실행됩니다.

📌 멀티스레드란?

멀티스레드는 하나의 프로세스 내에서 여러 개의 작업(스레드)을 실행하는 방식입니다. 스레드는 같은 메모리를 공유하면서 실행됩니다.

📊 멀티태스킹과 멀티스레드 비교

항목	멀티태스킹	멀티스레드
실행 단위	프로세스(Process)	스레드(Thread)
메모리 사용	각각 독립적인 메모리 사용	하나의 메모리를 공유
데이터 공유	데이터 공유가 어려움	같은 메모리를 공유하여 데이터 교환이 쉬움
성능	많은 프로세스를 실행하면 메모리 부담 증가	경량 실행 가능하지만 동기화 문제 발생 가능
활용 예시	독립적인 프로그램 실행 (웹 브라우저, 비디오 편집기)	게임 내에서 AI, 물리 연산, UI 처리를 동시에 수행

---

2. multiprocessing 모듈 자세한 설명

multiprocessing 모듈은 파이썬에서 멀티프로세싱을 구현할 수 있도록 제공하는 기본 모듈입니다.

🏗 주요 기능

• Process: 새로운 프로세스를 생성할 수 있음.
• Pool: 병렬 작업을 쉽게 관리할 수 있도록 프로세스 풀을 제공.
• Queue: 프로세스 간 데이터 교환을 위한 큐 지원.
• Pipe: 양방향 데이터 통신이 가능한 파이프 제공.
• Lock: 프로세스 간 동기화를 위한 락 기능 제공.

🏗 multiprocessing 예제

import multiprocessing
import time

def worker(task_id):
    print(f"작업 {task_id} 시작")
    time.sleep(2)
    print(f"작업 {task_id} 완료")

if __name__ == "__main__":
    with multiprocessing.Pool(processes=3) as pool:
        pool.map(worker, range(3))
    print("모든 작업 완료")

---

반응형

3. threading 모듈 자세한 설명

threading 모듈은 파이썬에서 멀티스레딩을 구현할 수 있도록 지원하는 기본 모듈입니다.

🏗 주요 기능

• Thread: 새로운 스레드를 생성하여 실행 가능.
• Lock: 여러 개의 스레드가 동시에 실행될 때 데이터 충돌 방지를 위해 사용.
• Event: 스레드 간 동기화를 위해 이벤트 발생을 감지할 수 있음.
• Semaphore: 제한된 수의 스레드가 접근 가능하도록 설정.
• Timer: 일정 시간 후 특정 작업을 실행할 수 있도록 설정.

🏗 threading 예제

import threading
import time

def worker(task_id):
    print(f"스레드 {task_id} 실행 중")
    time.sleep(2)
    print(f"스레드 {task_id} 완료")

if __name__ == "__main__":
    threads = [threading.Thread(target=worker, args=(i,)) for i in range(3)]
    for thread in threads:
        thread.start()
    for thread in threads:
        thread.join()
    print("모든 스레드 종료")

---

4. 멀티태스킹과 멀티스레드를 효율적으로 관리하는 방법

✅ 효율적인 프로젝트 구성 방법

1. 작업 특성 파악: CPU 바운드 작업인지, I/O 바운드 작업인지 확인 후 적절한 방식 선택.
2. multiprocessing.Pool 활용: 여러 개의 프로세스를 효율적으로 관리.
3. threading.Thread와 Lock 활용: 데이터 충돌을 방지하며 멀티스레드 작업 실행.
4. 프로세스/스레드 수 제한: 과도한 병렬 실행을 방지하여 최적의 성능 유지.
5. 로깅 추가: 각 프로세스와 스레드의 상태를 기록하여 디버깅을 용이하게 함.

---

5. 테이블 정리

개념	설명
멀티태스킹	독립적인 프로세스를 실행하여 여러 작업을 동시에 수행
멀티스레드	하나의 프로세스 내에서 여러 스레드를 실행하여 작업을 병렬 처리
multiprocessing	멀티태스킹을 지원하는 파이썬 모듈
threading	멀티스레딩을 지원하는 파이썬 모듈
join()	모든 프로세스 또는 스레드가 종료될 때까지 대기
Pool	프로세스 풀을 관리하여 작업을 병렬 실행
Lock	여러 개의 스레드 또는 프로세스가 데이터를 동시에 수정하지 않도록 보호

---