[Rust] spawn와 scope의 차이 (std::thread): 개념과 예제

Spawn과 Scope의 차이점

Rust의 std::thread 모듈은 멀티스레딩을 지원하며, 이를 통해 프로그램의 작업을 병렬적으로 수행할 수 있습니다. 이 모듈에서 가장 많이 사용되는 두 가지 함수는 spawn과 scope입니다. 두 함수 모두 스레드를 생성하고 관리할 수 있지만, 각각의 동작 방식과 용도는 다릅니다.

---

1. Spawn

thread::spawn은 새로운 스레드를 생성하고 해당 스레드에서 특정 작업을 실행하도록 합니다.

1.1. 주요 특징

• 독립적인 스레드: 생성된 스레드는 부모 스레드와 독립적으로 동작하며, 실행 순서를 부모 스레드와 조정하지 않습니다.
• 'static 라이프타임 요구: spawn 함수는 스레드에서 실행할 클로저가 'static 라이프타임을 가져야 합니다. 즉, 클로저 내에서 사용되는 변수들은 힙에 저장되거나 소유권이 스레드로 이전되어야 합니다.
• JoinHandle 반환: spawn은 스레드가 종료될 때 반환되는 값을 포함하는 JoinHandle을 반환합니다.

1.2. 예제

use std::thread;

fn main() {
    let handle = thread::spawn(|| {
        for i in 1..5 {
            println!("Thread: {}", i);
        }
    });

    // 메인 스레드 작업
    for i in 1..5 {
        println!("Main: {}", i);
    }

    handle.join().unwrap(); // 스레드가 끝날 때까지 기다림
}

1.3. 한계

• 스레드 간 데이터 공유가 어렵고, 'static 제약으로 인해 클로저 내에서 지역 변수에 접근하는 데 제약이 있음.

---

2. Scope

std::thread::scope는 최신 Rust에서 제공하는 함수로, 클로저가 특정 범위 내에서 실행되도록 보장합니다.

2.1. 주요 특징

• 스레드 수명 제한: 생성된 스레드는 scope 블록의 생명주기 내에서만 유효합니다. 따라서 'static 제약이 필요하지 않으며, 지역 변수 참조가 가능합니다.
• 안전한 데이터 접근: 지역 변수를 스레드에서 안전하게 공유할 수 있어, 데이터 소유권 이전이 필요 없습니다.
• 결정적 종료: 모든 스레드가 종료된 후에 scope 블록을 빠져나갈 수 있습니다.

2.2. 예제

use std::thread;

fn main() {
    let data = vec![1, 2, 3, 4];

    thread::scope(|s| {
        s.spawn(|| {
            println!("Thread 1: {:?}", data);
        });

        s.spawn(|| {
            println!("Thread 2: {:?}", data);
        });
    }); // 모든 스레드가 종료된 후 이 블록을 빠져나감
}

2.3. 장점

• 지역 데이터를 공유하며 동작하는 스레드를 안전하게 실행.
• 'static 요구 사항이 없어서 사용이 더 간편.

---

3. Spawn과 Scope의 주요 차이점 비교

기능	spawn	scope
라이프타임	'static 데이터만 허용	지역 변수 참조 가능
스레드 종료	명시적으로 join 호출 필요	블록 종료 시 모든 스레드 종료 보장
데이터 공유	데이터 소유권 이전 필요	안전한 참조로 지역 데이터 공유 가능
사용 시기	독립적이고 긴 생명주기를 가진 작업	지역 변수와 밀접한 병렬 작업에 적합
오버헤드	더 자유롭지만 잠재적 위험 존재	더 안전하지만 블록 내로 제한됨

---

F&Q

Q1: 왜 spawn은 'static 제한이 필요한가요?

• spawn에서 생성된 스레드는 부모 스레드보다 오래 실행될 수 있습니다. 따라서 힙에 저장된 데이터만 접근하도록 제한하는 'static 제약이 필요합니다.

Q2: 언제 scope를 사용해야 하나요?

• 스레드가 특정 블록 내에서만 동작해야 하거나, 지역 데이터를 여러 스레드가 공유할 때 scope가 적합합니다.

Q3: scope가 항상 더 안전한가요?

• scope는 데이터 공유와 스레드 수명 관리에서 안전하지만, spawn에 비해 유연성이 떨어질 수 있습니다.

---

결론

spawn과 scope는 각각의 장단점을 가지며, 작업의 성격에 따라 선택적으로 사용해야 합니다. 독립적인 작업에는 spawn, 블록 내 안전한 병렬 처리가 필요하다면 scope를 활용하세요.