マルチスレッド実装と同期相互排他通信について簡単に説明する

次のエディタでは、Java マルチスレッド実装と同期相互排他通信について簡単に説明します。編集者はこれがとても良いものだと思ったので、皆さんの参考として今から共有します。エディターをフォローして見てみましょう

Java マルチスレッドを深く理解しますこの記事では、主に次の 3 つの側面からマルチスレッドを理解し、習得します。

1. Thread クラスと Runnable インターフェイス メソッドの実装、および類似点と相違点。

2. マルチスレッド同期と相互排他での synchronized の使用方法。

3. マルチスレッド通信でのnotify()、notifyAll()、およびwait()の使用方法、および単純なジェネレータおよびコンシューマコードの実装。

Javaのマルチスレッドを詳しく説明しましょう:

1: マルチスレッドの実装

Threaクラスを継承してマルチスレッドを実装するには、主に以下の3つのステップに分かれます:

第 2 ステップ 1: Thread を継承し、Thread クラスに run() メソッドを実装します。

ステップ 2: Thread サブクラスのインスタンスを定義します。

ステップ 3: Thread クラスの start() メソッドを呼び出してスレッドを開始します。

以下は簡単なコード実装です:

class myThread extends Thread{
  int n=100;
  public void run() {
    while (true) {
    if (n > 0) {
System.out.println(":"Thread.currentThread().getName()
              + "..." + n--);
        } else {
          break;
        }
      }
  }

}
public class ThreadTest {

  public static void main(String[] args) {
    myThread mythread=new myThread();
    mythread.setName("子线程");
    mythread.start();
  }

}

上記のスレッドで使用されるいくつかのメソッド: Thread.currentThraed().getName() メソッドは現在のスレッドの名前を取得します。 mythread.setName("child thread"); mythread スレッドの名前を「child thread」に変更します。

Runnable インターフェースの実装によるマルチスレッドの実装は、主に次のステップに分かれています:

ステップ 1: Runnable インターフェースに run() メソッドを実装します。 Runnable のインスタンスを生成します。

ステップ 2: Thread クラスを定義し、上記の Runnable インスタンスを Thread クラスの コンストラクター に渡します。

ステップ 3: Thread クラスの start() メソッドを呼び出してスレッドを開始します。

以下は簡単なコード実装です:

class myRunnable implements Runnable{
  int n=100;
  public void run() {
    while (true) {
    if (n > 0) {
System.out.println(":"Thread.currentThread().getName()
              + "..." + n--);
        } else {
          break;
        }
      }
  }
}
public class ThreadTest {

  public static void main(String[] args) {
    myRunnable myrunnable = new myRunnable();
    Thread mythread=new Thread(myrunnable);
    mythread.setName("子线程");
    mythread.start();
  }
}

Threadクラスを継承してRunnableメソッドを実装することでマルチスレッド動作が実現できるのですが、この2つのメソッドの違いは何でしょうか？チケット購入カテゴリーを通じて 2 つの違いを見てみましょう:

チケット売り場に合計 100 枚のチケットがあり、チケットの販売は 3 つの異なる窓口で行われると仮定します。これは、3 つの異なる窓口を開く必要があることを意味します。 Tickets: まず、Thread クラスを使用してチケットを購入する方法を見てみましょう:

class myThread extends Thread{
  int n=100;
  public void run() {
    while (true) {
    if (n > 0) {
System.out.println(":"Thread.currentThread().getName()
              + "..." + n--);
        } else {
          break;
        }
      }
  }
}
public class ThreadTest {
  public static void main(String[] args) {
    myThread m1=new myThread();
    myThread m2=new myThread();
    myThread m3=new myThread();
    m1.setName("窗口1");
    m2.setName("窗口2");
    m3.setName("窗口3");
    m1.start();
    m2.start();
    m3.start();
  }
}

結果は長すぎるので表示しません。 で 100 枚のチケットが一緒に購入されたことがわかります。 3 つのウィンドウですが、最終的に各ウィンドウは 100 枚のチケットを購入しました。これは、各ウィンドウが独自の n=100 を持つ独立した オブジェクト であるため、簡単に理解できます。したがって、Thread クラスを介してチケット購入機能を実装することは現実的ではありません。実際、Thread メソッドは、各スレッドによって実行されるコードが同じコードではないマルチスレッドを実装するために使用されます。

Runnable インターフェースを実装してチケット購入機能を実装する方法を見てみましょう:

class myRunnable implements Runnable{
  int n=100;
  public void run() {
    while (true) {
    if (n > 0) {
System.out.println(":"Thread.currentThread().getName()
              + "..." + n--);
        } else {
          break;
        }
      }
  }
}
public class ThreadTest {
  public static void main(String[] args) {
    myRunnable myrunnable=new myRunnable();
    Thread m1=new Thread(myrunnable);
    Thread m2=new Thread(myrunnable);
    Thread m3=new Thread(myrunnable);
    m1.setName("窗口1");
    m2.setName("窗口2");
    m3.setName("窗口3");
    m1.start();
    m2.start();
    m3.start();
  }
}

上記の 3 つのスレッドが同じ Runnable サブクラスを共有していることがわかります。そのため、同じものを実行するために 3 つのスレッドを開くだけです。実行可能なコード。したがって、300のチケットを購入するという状況は発生しません。しかし、このプログラムにはまだ問題があります。後続のスレッドの同期と相互排他について話し合った後、このプログラムを改善します。

2: マルチスレッドの同期と相互排他で synchronized と volatile を使用する方法。

ここで、上記のコードの実行中に発生した問題のセクションを傍受し、問題がどのように発生したかを分析し、同期を使用して問題を解決します。

:ウィンドウ 2…1
:ウィンドウ 1…1
:ウィンドウ 3…1
:ウィンドウ 1…2
:ウィンドウ 2…2
:ウィンドウ 1…3
:ウィンドウ 3…2
:ウィンドウ 1…4
:Window 2…3
:Window 1…5
:Window 3…3
:Window 1…6
:Window 2…4

上記のコードの結果は、Runnable インターフェイスをウィンドウ 1 の上に実装することによって生成されます。 2. ウィンドウ 3 と 1 はなぜ同時に発生しましたか?

  int n=100;
  public void run() {
    while (true) {
    if (n > 0) {
System.out.println(":"Thread.currentThread().getName()
              + "..." + n--);
        } else {
          break;
        }
      }

これは 3 つのスレッドで実行された同じコードです。上記の結果の理由の 1 つは、ウィンドウ 2 が実行を終了して i=1 を出力したときに、仮想マシンがウィンドウ 2 を実行し、ウィンドウ 2 が実行して I を出力したためである可能性があります。この i はまだ ++ を実行していないため、i の値は 1 のままです。このとき、仮想マシンはウィンドウ 3 に実行権を与えます。このとき、ウィンドウ 3 が出力する i は 1 のままです。主な理由は、プログラム内の上記の問題は、パブリック 変数 i があり、i の値がプログラム実行中に同期が保たれないことです。上記の for ループ 本体は、他のスレッドが仮想マシンを占有する前に単独で実行する必要があります。 Synchronized キーワードは、パブリック リソースのセクションを実行するときに、スレッドが他のスレッドによってプリエンプトされないようにするために使用されます。

synchronizedにより変更されたコードブロックをsynchronized code blockと呼び、synchronizedにより変更されたメソッドをsynchronizedメソッドと呼びます。チケット購入機能は、以下の同期キーワードを追加することで実装されます:

class myRunnable implements Runnable {
  int n = 100;

  public void run() {
    while (true) {
      synchronized (this) {
        if (n > 0) {
          if (n % 10 == 0) {
            try {
              Thread.currentThread().sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
              // TODO Auto-generated catch block
              e.printStackTrace();
            }
          }
          System.out.println(":" + Thread.currentThread().getName()
              + "..." + n--);
        } else {
          break;
        }
      }
    }
  }
}

public class ThreadTest {
  public static void main(String[] args) {
    myRunnable myrunnable = new myRunnable();
    Thread m1 = new Thread(myrunnable);
    Thread m2 = new Thread(myrunnable);
    Thread m3 = new Thread(myrunnable);
    m1.setName("窗口1");
    m2.setName("窗口2");
    m3.setName("窗口3");
    m1.start();
    m2.start();
    m3.start();
  }
}

この時点で、チケット販売機能は正しく完了できます。

上面代码中synchronized(this)中的this代表的是当前的对象，因为三个线程执行的都是myRunnable 的对象，所以三个线程公用的是同一个锁，其实这个this可以用任何的对象来代替，一般我们可以 String str=new String(“”);虽然str的值为空字符串，但是也是一个对象。Synchronized实现互斥的原理是每一个对象都有一个特定的变量值，当任何一个线程调用了synchronized想要进入公共资源区时，先判断该变量的值，若该变量的值为0则可以进入公共资源区，进程在进入公共资源区之前先把对象的中的该变量值变为1，出同步区后再将该变量的值变为0，从而实现线程互斥访问公共资源。

三：多线程的通讯中的notify(),notifyAll(),及wait(),的使用方法，以及简单的生成者和消费者的代码实现。

在讲解notify(),notifyAll(),wait()之前，先看看生产者和消费者问题：生产者生产面包，消费者消费面包，但是存放面包的容器有限，生产者一次最多只能生产20个面包，消费者每次在容器中拿一个面包。通过分析可以知道，当生产者生产了20个面包之后必须停下来，等容器里的面包数目小于20个时再继续生产，消费者看到容器里面面包个数为0时也必须停下来，等到有面包时才能消费。这时候就涉及到了生产者和消费者的通信。notify()是用于唤醒等待队列中的线程，wait()用于阻塞当前线程。Notify和wait()都必须用于synchronized修饰的同步代码块或同步方法中。

下面直接看生产者消费者代码。

class Consumer implements Runnable {
  Clerk clerk;
  Consumer(Clerk clerk) {
    this.clerk = clerk;
  }
  public void run() {
    while(true)
    clerk.consumeProduct();
  }
}
class Producter implements Runnable {
  Clerk clerk;
  Producter(Clerk clerk)
  {
    this.clerk = clerk;
  }
  public void run() {
    while(true)
    clerk.addProduct();
  }
}
class Clerk {
  int product ;
  public synchronized void consumeProduct() {
    while (true) {
      if (product <= 0) {
        try {
          wait();
        } catch (InterruptedException e) {
          // TODO Auto-generated catch block
          e.printStackTrace();
        }
      } else {
        product--;
        notifyAll();
        System.out.println("消费者消费了:" + product);
      }
    }
  }
  public synchronized void addProduct() {
    if (product > 20) {
      try {
        wait();
      } catch (InterruptedException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
      }
    } else {
      product++;
      notifyAll();
      System.out.println("生产者生产了:" + product);
    }
  }

}
public class Test {
  public static void main(String[] args) {
    Clerk clerk=new Clerk();
    Consumer consumer=new Consumer(clerk);
    Thread c=new Thread(consumer);
    Producter producter=new Producter(clerk);
    Thread p=new Thread(producter);
    c.start();
    p.start();
  }
}

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以上がマルチスレッド実装と同期相互排他通信について簡単に説明するの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。