Java でマルチスレッドを使用して同時プログラミングを実装するにはどうすればよいですか?

Java でマルチスレッドを使用して同時プログラミングを実装するにはどうすればよいですか?

現代のコンピュータ プロセッサの開発では、同時プログラミングの可能性がさらに高まるマルチコア プロセッサが登場しました。広く使用されているプログラミング言語として、Java は開発者が効率的な同時プログラミングを実現できるようにする豊富なマルチスレッド ライブラリを提供します。この記事では、Java でマルチスレッドを使用した同時プログラミングを実装する方法とコード例を紹介します。

1. スレッドを作成する 2 つの方法

Java では、スレッドを作成する 2 つの方法があります。Thread クラスを継承する方法と、Runnable インターフェイスを実装する方法です。

方法 1: スレッド クラスを継承する

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("MyThread is running");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.start();
    }
}

方法 2: Runnable インターフェイスを実装する

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("MyRunnable is running");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        Thread thread = new Thread(myRunnable);
        thread.start();
    }
}

2. 同期と相互排他

複数のスレッドが同時に共有リソースにアクセスすると、データの不整合やその他の問題が発生する可能性があります。これらの問題を回避するには、スレッド間の同期と相互排他を確保する必要があります。 Java には、スレッド間の同期と相互排他を実現するための synchronized キーワードが用意されています。

class Counter {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public synchronized int getCount() {
        return count;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Counter counter = new Counter();

        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                counter.increment();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                counter.increment();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

        thread1.join();
        thread2.join();

        System.out.println("Count: " + counter.getCount());
    }
}

上記のコードでは、synchronized キーワードを使用して、increment() メソッドと getCount() メソッドのアトミック操作を保証する、スレッドセーフなカウンター クラス Counter を作成しました。 main() メソッドでは、カウンタ値をインクリメントし、最後にカウンタ値を出力する 2 つのスレッドを作成します。

3. スレッド間の通信

複数のスレッドが通信する必要がある場合があります。Java には、これを実現するために wait()、notify()、notifyAll() などのメソッドが用意されています。スレッド。

class Message {
    private String content;
    private boolean empty = true;

    public synchronized String read() {
        while (empty) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        empty = true;
        notifyAll();
        return content;
    }

    public synchronized void write(String content) {
        while (!empty) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        empty = false;
        this.content = content;
        notifyAll();
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Message message = new Message();

        Thread producer = new Thread(() -> {
            String[] contents = {"Message 1", "Message 2", "Message 3"};
            for (String content : contents) {
                message.write(content);
            }
        });

        Thread consumer = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 3; i++) {
                System.out.println("Message received: " + message.read());
            }
        });

        producer.start();
        consumer.start();
    }
}

上記のコードでは、メッセージを保存するための Message クラスを作成しました。 read() メソッドは、メッセージが空のときに待機し、新しいメッセージが書き込まれるまで戻りません。 write() メソッドは、メッセージが空でない場合に待機し、メッセージが読み取られるまで新しいメッセージの書き込みを続けます。

4. スレッド プール

実際のアプリケーションでは、スレッドの作成と破棄は非常にリソースを消費する操作であり、スレッド プールはスレッドを再利用したり、スレッドの数を制御したりできます。リソースの改善、活用。 Java は、スレッド プールを実装するための ThreadPoolExecutor クラスを提供します。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executor.submit(() -> {
                System.out.println("Task executed by " + Thread.currentThread().getName());
            });
        }

        executor.shutdown();
    }
}

上記のコードでは、5 つのスレッドを含むスレッド プールを作成し、実行のために 10 個のタスクをスレッド プールに送信しました。最後に、executor.shutdown() メソッドを呼び出してスレッド プールをシャットダウンする必要があります。

概要:

この記事では、Java でマルチスレッドを使用して同時プログラミングを実装する方法を紹介し、対応するコード例を示します。複数のスレッドを使用し、同期、排他、スレッド間通信を行うことで、効率的な並行プログラミングを実現できます。同時に、スレッド プールを使用すると、リソースの使用率とプログラムのパフォーマンスも向上します。この記事が並行プログラミングの理解に役立つことを願っています。

以上がJava でマルチスレッドを使用して同時プログラミングを実装するにはどうすればよいですか?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。