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프로젝트 아키텍처 구조 중에 룸들이 있는데 클라이언트가 요청할 때마다 이 룸들의 정보를 반환해주는게 있다.

그런데 요청할 때마다 새롭게 정보를 최신화 해주는것은 성능적으로 문제가 있다고 판단했다.

그래서 아래와 같이 성능을 최적화 시키고자 했다.

1. SizedByteArray를 통해 룸들의 정보를 바이트 배열화 시킨다.
2. 룸들이 추가되거나 삭제될 때마다 bool dirty 값을 true로 바꿔준다.
3. 클라이언트가 요청할 때마다 dirty값을 보고 바이트 배열을 최신화 한뒤 false로 바꿔주고 바이트 배열을 반환한다.

이렇게 한다면 매번 클라이언트가 룸 정보를 요청할 때마다 룸 정보를 만들어서 할 필요가 없이

룸정보가 바뀌더라도 바로 최신화 하지 않고 룸 정보가 바뀌었으며 클라이언트가 요청할 때 최신화가 안되었으면 최신화를 하는 방식이기에 성능을 비약적으로 최적화시킬 수가 있다.

그런데 주의점이라하면 SizedByteArray는 과연 안전한 배열일까?

Byte[] 를 반환하는데 이 배열값을 FlatBufferBuilder 내부에서 관리하는 것이라면 FlatBufferBuilder가 GC에 의해 삭제되면 나중에 메모리 오염 문제가 생기지 않을까? 하는 의문점이 생긴다.

그래서 직접 FlatBufferBuilder 클래스의 SizedByteArray를 타고타고 들어가 보았다.

총 3번에 걸쳐서 함수가 완성되는 구조였다.

마지막 ToArray<T>를 호출할 때 T를 byte로 호출한다.

그리고 ToArray함수 내부에는 new로 배열을 새로 할당한 뒤 BlockCopy로 딥카피를 해준다.

따라서 반환되는 바이트 배열은 FlatBufferBuilder가 가지고 있는 배열과는 완전히 다른 배열인것이다!

그렇기에 해당 최적화 로직을 적용시킬 수 있었다.

부트캠프를 하다 누군가 구조체는 스택 메모리에 할당된다고 하는데 그것이 사실인가?

라는 주제로 글을 올려서 문득 궁금해진 나도 찾아 보았다.

이와 관련된 3개의 MSDN과 스택오버플로우 글을 찾을 수 있었다.

https://stackoverflow.com/questions/4853213/are-structs-always-stack-allocated-or-sometimes-heap-allocated

https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/language-reference/builtin-types/ref-struct

https://learn.microsoft.com/en-us/archive/blogs/ericlippert/the-truth-about-value-types

https://learn.microsoft.com/en-us/archive/blogs/ericlippert/the-stack-is-an-implementation-detail-part-one

4개의 글에서 공통점은 다음과 같다.

• C#에서 구조체는 항상 스택에만 할당되는것이 아니다.
• 박싱, 배열, 참조 타입 필드, 반복자 블록의 로컬 변수, 람다 또는 익명 메서드(delegate)의 닫힌 로컬 변수는 힙에 할당 된다.

우선 msdn에서는 저장 위치가 힙, 스택, 레지스터 3가지가 있다고 한다.

그 중 단기 기억으로는 스택과 레지스터를 사용하고 힙은 장기기억용으로 사용한다고 한다.

그런데 위 공통점에서 말한 변수들의 경우 컴파일러나 런타임에서 해당 변수가 장기일지 단기일지를 결정하는건 쉽지 않다고 한다.

이런 경우 모두 힙 영역에 할당되게끔 구성된다고 한다.

결론

구조체는 항상 스택에만 할당되지 않고 힙에 할당되는 경우도 굉장히 많다.

※.proto ver 3을 기준으로 한 포스팅입니다.

https://protobuf.dev/getting-started/csharptutorial/

공식 문서도 참고해서 보시면 좋습니다.

좀더 상세한 문법들을 살펴보고 싶다면 아래 MS의 문서도 참고하시면 됩니다.

https://learn.microsoft.com/ko-kr/aspnet/core/grpc/protobuf?view=aspnetcore-8.0

1. 살펴보기

syntax = "proto3";
package Gomoku;

import public "ProtoDefine.proto";

option csharp_namespace = "Gomoku.Protocol";

enum MsgId {
	S_CONNECT = 0;
	S_LOGIN = 1;
	C_LOGIN = 2;
	S_ENTER_LOBBY = 3;
	C_ENTER_LOBBY = 4;
	S_ENTER_ROOM = 5;
	C_ENTER_ROOM = 6;
	S_PUT = 7;
	C_PUT = 8;
}

message S_Connect {
	int32 userDbId = 1;
	bool loginOk = 2;
}

...

syntax와 package는 필수로 넣어 주셔야 합니다.

2. 주의점들

1. import를 할 때 상위 폴더를 참조할 수 없습니다. (./  ../ 안됌)
2. package는 말 그대로 .proto에 있는 클래스와 열거형 변수들을 한곳에 포장해놓는거기 때문에
   import로 참조시 참조할 .proto의 package 또한 같아야합니다.
3. enum안에 있는 변수들은 반드시 0부터 시작해야 합니다.

3. 기본 자료형들

위 자료형들은 모두 기본값을 가지고 있어서 null을 할당시 crash가 발생할 수 있습니다.

nullable 변수들은 따로 있으니 위에 소개한 공식문서 2번째를 참고하시면 됩니다.

그 외에도 시간과 관련된 자료형도 있습니다.

4. 빌드

protoc -I=$SRC_DIR --csharp_out=$DST_DIR $SRC_DIR/파일명.proto

ex) protoc -I="./" --csharp_out="./" "./Protocol.proto"

문제가 있으면 친절하게 어디서 오류가 났는지 다 알려줍니다.

빌드했을 때 오류가 없으면 정장석으로 파일명.cs가 나오게 됩니다.

그 cs파일을 프로젝트 내에 넣고 지정해준 namespace를 using하면 사용할 수 있습니다.

5. 잡지식

1. option csharp_namespace는 말 그대로 네임스페이스를 재정의하는 "option" 이어서 꼭 할 필요 없습니다.
   없으면 package 값을 네임스페이스로 지정합니다.
2. 모든 클래스들은 IMessage<T>를 상속받습니다.
3. 클래스들은 당연히 null이 될 수 있습니다. (new로 할당 또한 됩니다.)
4. Enum 멤버 변수들의 변수명을 각단어를 _로 구분하고 열거형 이름_변수명으로 할 때 변수명으로만 지정됨
   (아마 변수명 중복때문에 넣은 기능인것 같음)
   ex) enum UserState {
                       USER_STATE_NONE = 0; → None으로 변수명 지정
                       USER_STATE_WAIT = 1;  →  Wait으로 변수명 지정
                   }

Extension Method란?

Extension Method는 정식 라이브러리에서 제공하는 클래스들에 함수를 추가하는 기능을 말합니다.

내가 만든 함수가 print 함수라고 쳤을 때 String 클래스에다가 추가시켜서

String.print();

이런 느낌으로 사용 가능합니다.

구현하기

구현하기 위한 조건 4가지가 있습니다.

1. static 클래스
2. static 함수
3. 함수가 추가될 클래스는 첫 인자
4. 추가될 클래스는 this 표시

보시면 함수가 추가될 클래스인 GameObject라 함수 첫 인자로, 첫 인자는 this로 표시해서 구현할 수 있습니다.

2번째 함수인 AddUIEvent함수 첫 줄에 확장한 메소드를 바로 사용하는것을 볼 수 있죠

기존에는 GameObject 클래스 내에 F_GetComponent라는 메소드가 없지만 추가되서 사용할 수 있게 했습니다.

※ 별거 아닌 내용 : 인터페이스에 선언된 메소드도 확장 메소드로 정의할 수 있지만 어차피 클래스 내에서 정의 되어야하니 의미가 없다.

References

https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/programming-guide/classes-and-structs/extension-methods

쓰레드 기본 개념

C#는 멀티스레딩을 통해 코드의 병렬 실행을 지원합니다. 

스레드는 다른 스레드와 동시에 실행할 수 있는 독립적인 실행 경로를 나타냅니다.

쓰레드 작동 방식

멀티스레딩은 내부적으로 스레드 스케줄러에 의해 관리되며, 일반적으로 CLR (Common Language Runtime)이 운영 체제에 위임하는 기능입니다. 스레드 스케줄러는 모든 활성 스레드에 적절한 실행 시간을 할당하고, 대기하거나 차단된 스레드(예를 들어, 독점 락 또는 사용자 입력을 기다리는 스레드)가 CPU 시간을 소비하지 않도록합니다.

단일 프로세서 컴퓨터에서 스레드 스케줄러는 일반적으로 활성 스레드 간에 실행을 빠르게 전환하는 "타임 슬라이싱"을 수행합니다. Windows에서는 타임 슬라이스가 일반적으로 몇십 밀리초 정도로 크며, 실제로 스레드 간의 컨텍스트 전환 오버헤드(일반적으로 몇 마이크로초 정도)보다 훨씬 큽니다.

쓰레드 풀링

스레드를 시작할 때마다 새로운 개별 로컬 변수 스택과 같은 것들을 구성하는 데 수백 마이크로초가 소요됩니다. 또한 각 스레드는 기본적으로 약 1MB의 메모리를 사용합니다. 스레드 풀은 이러한 오버헤드를 공유하고 재활용하여 성능 패널티 없이 멀티스레딩을 매우 세부적으로 적용할 수 있도록 합니다. 이것은 다중 코어 프로세서를 활용하여 "분할 및 정복" 스타일로 계산 집약적인 코드를 병렬로 실행할 때 유용합니다.

Task

Task는 작업 병렬 라이브러리(TPL)에서 소개된 것으로, 비동기 작업에 대한 추상화를 제공합니다. 작업은 병행으로 실행할 수 있는 작업 단위를 나타내며, 시스템 리소스를 효율적으로 활용할 수 있도록 합니다. 작업은 런타임에서 관리되는 스레드 풀 스레드(thread pool threads)에 의존하며, 이로 인해 가벼우면서 확장 가능한 특성을 갖습니다.

요약

Task는 Thread Pool Thread에서 실행되고

Thread는 그렇지 않습니다. (이게 핵심)

=> 따라서 자동으로 최적화 해주는 Task가 더 좋고 운영체제 쓰레드와 직접 연관되어 있는 Thread는 개발자가 직접 관리해야 하기에 더 번거로워서 Task를 사용하면 된다. (이 외에도 다양한 이유가 있지만 이것만 알아도 될듯 합니다)

https://stackoverflow.com/questions/13429129/task-vs-thread-differences

https://www.albahari.com/threading/

https://medium.com/c-sharp-progarmming/understanding-the-difference-between-task-and-thread-in-net-d1a35acb2dc3