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感謝のプログラミング 10000時間

たどり着いた結果(さき)は、感謝でした。

マルチスレッドプログラミングの入門。

Java SE
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最初にプログラミングを学ぶとき、ほぼすべてのサンプルで、そのプログラムはシングルスレッドで動いています。
シングルスレッドというのは、その名の通り、一つだけの処理が順番に実行されています。

スレッドとは、本来は英語で「糸」という意味があります。
一つの糸。
プログラムを実行している、1本の糸。

プログラムを実行している主体のことをthreadといいます。
この実行している主体が一つしかないから、シングルスレッドです。

・シングルスレッドのプログラムの例)

package action;

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		for (int i=0; i < 10000; i++) {
			if (i == 9999) {
				System.out.println("Thanks God It's Friday!");
			}

		}
	}
}

Javaの場合は、必ず、指定されたクラスのmainメソッドからスレッドが始まります。

single threadに対して、複数のthreadが一緒に動いている(動いているように見える)のが、multi thread(マルチスレッド)です。
CPUを1つしか搭載していないマシンでは、実際には同時に複数の処理はできません。
この場合では、結局、短い時間で処理を切り替えながら実行することによって、あたかも同時実行しているように振舞っています(時分割処理)

Javaではスレッドをサポートするために、2つのクラスと1つのインターフェースを提供しています。

・java.lang.Threadクラス
・java.lang.Objectクラス
・java.lang.Runnableクラス

まずはThreadクラスを継承したマルチスレッドのプログラムを書いてみます。

package action;

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

		counter.start();

		for (int i=0; i < 100; i++) {
			System.out.println("Oh my God! It's Monday!");
		}

	}
}

class Counter extends Thread {
	public void run() {
		for (int i=0; i < 100; i++) {
			System.out.println("Thanks God It's Friday!");
		}
	}
}

Threadを継承したCounterクラスを作ります。
このクラスの中にはrun()メソッドを宣言します。
新しく起動されるスレッドの動作は、runメソッドに記述します。新しいスレッドを起動すると、その新しいスレッドはrunメソッドを呼び出します。

startメソッドはThreadクラスのメソッドで、startメソッドを呼び出すと、新しいスレッドが起動します。

上のサンプルを実行した結果は、

Thanks God It's Friday!
Thanks God It's Friday!
Oh my God! It's Monday!
Thanks God It's Friday!

のように、交互に結果が表示されます。

もう少しThread#start()を詳しく見てみます。

start()メソッドの実装を見てみると、コメントにこんなことが改定あります。
・JVMがこのスレッドのrunメソッドを呼び出します。
・結果として、2つのスレッドが同時に実行されます。
・スレッドを1度以上startすることはできません。
・一度実行し終わったスレッドを再度実行することはできません。

    /**
     * Causes this thread to begin execution; the Java Virtual Machine
     * calls the <code>run</code> method of this thread.
     * <p>
     * The result is that two threads are running concurrently: the
     * current thread (which returns from the call to the
     * <code>start</code> method) and the other thread (which executes its
     * <code>run</code> method).
     * <p>
     * It is never legal to start a thread more than once.
     * In particular, a thread may not be restarted once it has completed
     * execution.
     *
     * @exception  IllegalThreadStateException  if the thread was already
     *               started.
     * @see        #run()
     * @see        #stop()
     */
    public synchronized void start() {
        /**
         * This method is not invoked for the main method thread or "system"
         * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
         * to this method in the future may have to also be added to the VM.
         *
         * A zero status value corresponds to state "NEW".
         */
        if (threadStatus != 0)
            throw new IllegalThreadStateException();

        /* Notify the group that this thread is about to be started
         * so that it can be added to the group's list of threads
         * and the group's unstarted count can be decremented. */
        group.add(this);

        boolean started = false;
        try {
            start0();
            started = true;
        } finally {
            try {
                if (!started) {
                    group.threadStartFailed(this);
                }
            } catch (Throwable ignore) {
                /* do nothing. If start0 threw a Throwable then
                  it will be passed up the call stack */
            }
        }
    }

読んでみると、中でstart0()というメソッドを呼び出していて、
その中では、targetとなるスレッドのrun()メソッドを呼び出しています。

    private native void start0();

    /**
     * If this thread was constructed using a separate
     * <code>Runnable</code> run object, then that
     * <code>Runnable</code> object's <code>run</code> method is called;
     * otherwise, this method does nothing and returns.
     * <p>
     * Subclasses of <code>Thread</code> should override this method.
     *
     * @see     #start()
     * @see     #stop()
     * @see     #Thread(ThreadGroup, Runnable, String)
     */
    @Override
    public void run() {
        if (target != null) {
            target.run();
        }
    }


・一度実行し終わったスレッドを再度実行することはできません。
というのを確認してみるために、以下のようなコードを書いてみます。

connter.start()を2回startするわけです。

package action;

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

		counter.start();

		for (int i=0; i < 100; i++) {
			System.out.println("Oh my God! It's Monday!");
		}

		Thread.sleep(10000);

		counter.start();
	}
}

class Counter extends Thread {
	public void run() {
		for (int i=0; i < 100; i++) {
			System.out.println("Thanks God It's Friday!");
		}
	}
}

そうすると、

Exception in thread "main" java.lang.IllegalThreadStateException
	at java.lang.Thread.start(Thread.java:704)
	at action.Main.main(Main.java:15)

のようなExceptionが吐かれます。

start()メソッドのここに引っかかるわけですね。

if (threadStatus != 0)
    throw new IllegalThreadStateException();

■Runnableインターフェースを使う場合
Runnableインターフェースを使った場合は以下のようになります。

package action;

public class Main {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

		new Thread(new Counter()).start();

		for (int i=0; i < 100; i++) {
			System.out.println("Oh my God! It's Monday!");
		}


	}
}

class Counter implements Runnable {
	public void run() {
		for (int i=0; i < 100; i++) {
			System.out.println("Thanks God It's Friday!");
		}
	}
}

Threadクラスのインスタンスを作るときにCounterクラスのインスタンスをコンストラクタの引数として渡します。
以下のように書くこともできます。

public class Main {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

		Runnable runner = new Counter();
		Thread thread = new Thread(runner);

		thread.start();

		for (int i=0; i < 100; i++) {
			System.out.println("Oh my God! It's Monday!");
		}


	}
}


<参考にした本>

SUN教科書 Javaプログラマ(SJC-P) 5.0・6.0両対応(試験番号310-055、310-065)

SUN教科書 Javaプログラマ(SJC-P) 5.0・6.0両対応(試験番号310-055、310-065)

  • 作者: ポール・サンヘラ,山本道子,株式会社トップスタジオ
  • 出版社/メーカー: 翔泳社
  • 発売日: 2009/05/13
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増補改訂版 Java言語で学ぶデザインパターン入門 マルチスレッド編

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