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Javaマルチスレッド実装の詳しい説明

王林

リリース： 2024-04-11 17:09:02

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Java マルチスレッドにより、同時プログラミングが可能になり、パフォーマンスと応答性が向上します。スレッドは、Thread クラスを継承するか、Runnable インターフェイスを実装することによって作成できます。スレッドのライフサイクルには、NEW、RUNNABLE、その他の状態が含まれます。ミューテックスロックや synchronized キーワードなどの同期メカニズムにより、データ競合が回避されます。実際のケースでは、マルチスレッドでファイルをダウンロードするシナリオを示しており、スレッドプールとダウンロードタスクを作成することで並列ダウンロードが実現されます。

Javaマルチスレッド実装の詳しい説明

Java マルチスレッドの詳しい説明

はじめに

マルチスレッドJava で実装されています。アプリケーションが複数のタスクを同時に実行してパフォーマンスと応答性を向上できるようにする同時プログラミングの基本メカニズムです。この記事では、Javaマルチスレッドの概念、実装、実践事例について詳しく紹介します。

スレッドの基本

スレッドは、メモリとリソースを他のスレッドと共有する軽量のプロセスです。 Java では、スレッドは Thread クラスを使用して表現されます。このクラスは、スレッドを開始、一時停止、停止するメソッドを提供します。

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        // 线程执行的任务
    }
}

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スレッドの作成

スレッドは 2 つの方法で作成できます:

Thread を継承するclass : Thread クラスを拡張する新しいクラスを作成し、run() メソッドをオーバーライドして、スレッドによって実行されるタスクを指定できます。
Runnable インターフェイスを実装します。 Runnable インターフェイスを実装する新しいクラスを作成することができます。これは # を持つ単なるクラスです。 ##run() メソッドのインターフェイス。このクラスは、パラメータとして Thread コンストラクターに渡すことができます。

// 继承 Thread 类
class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        // 线程执行的任务
    }
}

// 实现 Runnable 接口
class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        // 线程执行的任务
    }
}

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スレッドライフサイクル

スレッドは次のいずれかの状態になります:

NEW: スレッドは作成されましたが、まだ開始されていません。
RUNNABLE: スレッドは実行中です。
ブロック中: スレッドはリソースを待っています。
WAITING: スレッドは特定の条件を待っています。
TIMED_WAITING: スレッドは、指定された時間まで、特定の条件を待機しています。
TERMINATED: スレッドは実行を完了しました。

スレッドの同期

複数のスレッドが共有リソースにアクセスする場合、データ競合を避けるために同期する必要があります。 Java は、次の同期メカニズムを提供します。

ミューテックスロック:各オブジェクトには独自の組み込みミューテックスロックがあり、これを使用して、1 つのスレッドのみがオブジェクトにアクセスできるようにすることができます。データを共有する時間。
synchronized キーワード: synchronized キーワードをメソッドまたはコードブロックに追加して、オブジェクトのロックを保持しているスレッドのみがコードを実行できるようにすることができます。

実践的なケース: マルチスレッドファイルのダウンロード

次のコードは、マルチスレッドを使用して複数の URL からファイルをダウンロードする方法を示しています:

import java.net.URL;
import java.net.URLConnection;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class MultiThreadedDownloader {

    public static void main(String[] args) {
        String[] urls = {
            "https://example.com/file1.zip",
            "https://example.com/file2.zip",
            "https://example.com/file3.zip"
        };

        // 创建一个线程池
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);

        // 为每个 URL 创建一个下载任务
        for (String url : urls) {
            executor.submit(new DownloadTask(url));
        }

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }

    static class DownloadTask implements Runnable {

        private String url;

        public DownloadTask(String url) {
            this.url = url;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                // 从 URL 建立连接
                URLConnection connection = new URL(url).openConnection();

                // 设置下载位置
                String fileName = url.substring(url.lastIndexOf('/') + 1);
                File file = new File("downloads/" + fileName);

                // 创建输出流
                FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(file);

                // 读取输入流并写入输出流
                int read;
                while ((read = connection.getInputStream().read()) != -1) {
                    outputStream.write(read);
                }

                // 关闭流
                outputStream.close();
                connection.getInputStream().close();

                System.out.println("下载文件 " + fileName + " 完成");
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

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