Bài 31: Đa luồng trong Java - Lập trình Java cơ bản

Đăng bởi: Admin | Lượt xem: 4229 | Chuyên mục: Java

Java là một ngôn ngữ chương trình đa luồng (multithreaded), nghĩa là chúng ta có thể phát triển chương trình đa luồng sử dụng Java. Một chương trình đa luồng chứa hai hoặc nhiều phần mà có thể chạy đồng thời và mỗi phần có thể xử lý tác vụ khác nhau tại cùng một thời điểm, để sử dụng tốt nhất các nguồn có sẵn, đặc biệt khi máy tính của bạn có nhiều CPU.

Theo định nghĩa, đa nhiệm (multitasking) là khi nhiều tiến trình chia sẻ nguồn xử lý chung ví dụ như một CPU. Thread kế thừa ý tưởng của đa nhiệm trong các ứng dụng để bạn có thể chia nhỏ các hoạt động riêng biệt bên trong một ứng dụng đơn thành các luồng (thread) riêng lẻ. Mỗi một thread có thể chạy song song. OS phân chia thời gian xử lý không chỉ trong các ứng dụng khác nhau, mà còn trong mỗi luồng bên trong một ứng dụng.

Thread cho bạn khả năng viết một chương trình mà có nhiều hoạt động có thể phát sinh đồng thời.

1. Vòng đời của Thread

Một thread đi qua các giai đoạn khác nhau trong vòng đời của nó. Ví dụ, một thread được sinh ra, được bắt đầu, chạy và sau đó hủy. Sơ đồ sau biểu diễn một vòng đời đầy đủ của một thread.

Ta có thể giải thích vòng đời trên như sau:

New: Một thread mới bắt đầu vòng đời của nó trong trạng thái new. Nó tồn tại trong trạng thái này tới khi chương trình bắt đầu thread này. Nó cũng được xem như là một thread mới sinh.
Runnable: Sau khi một thread mới sinh ra được bắt đầu, thread trở thành runnable. Một thread trong trạng thái này được xem như đang thực hiện tác vụ của nó.
Waiting: Đôi khi, một thread quá độ qua trạng thái waiting trong khi thread đợi cho thread khác thực hiện một tác vụ. Một thread chuyển về trạng thái runnable chỉ khi thread khác ra hiệu cho thread đang đợi để tiếp tục thực thi.
Timed waiting: Một thread trong trạng thái runnable có thể đi vào trạng thái timed waiting trong một khoảng thời gian nào đó. Một thread trong trạng thái này chuyển về trạng thái runnable khi khoảng thời gian đó kết thúc hoặc khi sự kiện nó đang đợi xuất hiện.
Terminated: Một thread trong trạng thái runnable có thể đi vào trạng thái terminated khi nó hoàn thành tác vụ của nó hoặc nó chấm dứt.

2. Quyền ưu tiên của Thread

Mỗi thread trong Java có một quyền ưu tiên mà giúp hệ điều hành xác định thứ tự thread nào được ghi lịch trình.

Quyền ưu tiên của thread trong Java là một dãy giữa MIN_PRIORITY (hằng số 1) và MAX_PRIORITY (hằng số 10). Theo mặc định, mỗi thread được cung cấp một quyền ưu tiên NORM_ PRIORITY (hằng số 5).

Các thread với quyền ưu tiên cao hơn là quan trọng hơn với một chương trình và nên được cấp phát thời gian bộ vi xử lý trước các thread có quyền ưu tiên thấp hơn. Tuy nhiên, các quyền ưu tiên của thread bảo đảm thứ tự trong đó các thread thực thi và phụ thuộc rất nhiều vào platform.

3. Tạo thread bởi triển khai Runnable Interface trong Java

Nếu class của bạn có ý định để được thực thi như một thread, thì bạn có thể đạt được điều này bởi triển khai Runnable Interface. Bạn sẽ cần theo 3 bước cơ bản sau:

Bước 1:

Tại bước này, bạn cần triển khai một phương thức run() được cung cấp bởi Runnable Interface. Phương thức này cung cấp điểm đi vào (entry) cho thread. Sau đây là cú pháp đơn giản của phương thức run() trong Java:

public void run( )

Bước 2:

Tại đây, bạn sẽ khởi tạo một đối tượng Thread, sử dụng constructor sau trong Java:

Thread(Runnable threadObj, String threadName);

Ở đây, threadObj là một instance của một lớp mà triển khai Runnable Interface và threadName là tên được cung cấp cho thread mới.

Bước 3

Khi đối tượng Thread được tạo, bạn có thể bắt đầu nó bởi gọi phương thức start() trong Java, mà thực thi một triệu hồi tới phương thức run(). Sau đây là cú pháp đơn giản của phương thức start() trong Java:

void start( );

Ví dụ:

class RunnableDemo implements Runnable {
   private Thread t;
   private String threadName;
   
   RunnableDemo( String name){
       threadName = name;
       System.out.println("Creating " +  threadName );
   }
   public void run() {
      System.out.println("Running " +  threadName );
      try {
         for(int i = 4; i &gt; 0; i--) {
            System.out.println("Thread: " + threadName + ", " + i);
            // De thread ngung trong choc lat.
            Thread.sleep(50);
         }
     } catch (InterruptedException e) {
         System.out.println("Thread " +  threadName + " interrupted.");
     }
     System.out.println("Thread " +  threadName + " exiting.");
   }
   
   public void start ()
   {
      System.out.println("Starting " +  threadName );
      if (t == null)
      {
         t = new Thread (this, threadName);
         t.start ();
      }
   }}public class TestThread {
   public static void main(String args[]) {
   
      RunnableDemo R1 = new RunnableDemo( "Thread-1");
      R1.start();
      
      RunnableDemo R2 = new RunnableDemo( "Thread-2");
      R2.start();
   }   
}

Kết quả thu được:

Creating Thread-1
Starting Thread-1
Creating Thread-2
Starting Thread-2
Running Thread-1
Thread: Thread-1, 4
Running Thread-2
Thread: Thread-2, 4
Thread: Thread-1, 3
Thread: Thread-2, 3
Thread: Thread-1, 2
Thread: Thread-2, 2
Thread: Thread-1, 1
Thread: Thread-2, 1
Thread Thread-1 exiting.
Thread Thread-2 exiting.

4. Tạo Thread bởi kế thừa lớp Thread trong Java

Cách thứ hai để tạo một thread mới là kế thừa lớp Thread theo hai bước đơn giản. Cách tiếp cận này linh động hơn trong việc xử lý nhiều thread được tạo bởi sử dụng các phương thức có sẵn trong lớp Thread trong Java.

Bước 1

Bạn sẽ cần override phương thức run() có sẵn trong lớp Thread. Phương thức này cung cấp điểm entry cho thread. Sau đây là cú pháp đơn giản của phương thức run() trong Java:

public void run( )

Bước 2

void start( );

Ví dụ:

Đây là ví dụ ở trên được viết lại để kế thừa lớp Thread:

class ThreadDemo extends Thread {
   private Thread t;
   private String threadName;
   
   ThreadDemo( String name){
       threadName = name;
       System.out.println("Creating " +  threadName );
   }
   public void run() {
      System.out.println("Running " +  threadName );
      try {
         for(int i = 4; i &gt; 0; i--) {
            System.out.println("Thread: " + threadName + ", " + i);
            // Let the thread sleep for a while.
            Thread.sleep(50);
         }
     } catch (InterruptedException e) {
         System.out.println("Thread " +  threadName + " interrupted.");
     }
     System.out.println("Thread " +  threadName + " exiting.");
   }
   
   public void start ()
   {
      System.out.println("Starting " +  threadName );
      if (t == null)
      {
         t = new Thread (this, threadName);
         t.start ();
      }
   }}public class TestThread {
   public static void main(String args[]) {
   
      ThreadDemo T1 = new ThreadDemo( "Thread-1");
      T1.start();
      
      ThreadDemo T2 = new ThreadDemo( "Thread-2");
      T2.start();
   }   
}

Kết quả thu được:

Creating Thread-1
Starting Thread-1
Creating Thread-2
Starting Thread-2
Running Thread-1
Thread: Thread-1, 4
Running Thread-2
Thread: Thread-2, 4
Thread: Thread-1, 3
Thread: Thread-2, 3
Thread: Thread-1, 2
Thread: Thread-2, 2
Thread: Thread-1, 1
Thread: Thread-2, 1
Thread Thread-1 exiting.
Thread Thread-2 exiting.

5. Các phương thức của Thread

Phương thức	Miêu tả
public void start()	Bắt đầu thread trong một path riêng rẽ, sau đó triệu hồi phương thức run() trên đối tượng Thread này
public void run()	Nếu đối tượng Thread này được khởi tạo bởi sử dụng một đối tượng Runnable, phương thức run() được triệu hồi trên đối tượng Runnable đó
public final void setName(String name)	Thay đổi tên của đối tượng Thread. Cũng có một phương thức getName() để thu nhận tên này
public final void setPriority(int priority)	Thiết lập quyền ưu tiên của đối tượng Thread này. Giá trị có thể có nằm trong khoảng từ 1 tới 10
public final void setDaemon(boolean on)	Một tham số true chứng tỏ Thread này như là một Daemon thread.
public final void join(long millisec)	Thread hiện tại triệu hồi phương thức này trên thread thứ hai, làm cho Thread hiện tại block tới khi thread thứ hai kết thúc hoặc sau một số lượng mili giây đã xác định
public void interrupt()	Ngắt thread này, làm cho nó tiếp tục thực thi nếu nó bị block vì bất cứ lý do gì
public final boolean isAlive()	Trả về true nếu thread này là alive, mà là bất cứ thời gian nào sau khi thread này đã được bắt đầu nhưng trước khi nó run tới khi kết thúc

Các phương thức trên được triệu hồi trên một đối tượng Thread cụ thể. Các phương thức sau trong lớp Thread là static. Gọi một trong các phương thức này thực hiện hoạt động trên thread đang chạy hiện tại.

Phương thức	Miêu tả
public static void yield()	Làm cho thread đang chạy hiện tại chuyển tới bất kỳ thread nào khác có cùng quyền ưu tiên mà đang đợi để được ghi lịch trình
public static void sleep(long millisec)	Làm cho thread đang chạy hiện tại block trong ít nhất một số lượng mili giây đã xác định
public static boolean holdsLock(Object x)	Trả về true nếu thread giữ lock trên Object đã cho
public static Thread currentThread()	Trả về một tham chiếu tới thread đang chạy hiện tại, mà là thread mà triệu hồi phương thức này
public static void dumpStack()	In ra stack trace cho thread đang chạy hiện tại. Nó rất hữu ích khi debugging một ứng dụng đa luồng

Như vậy, mình đã giới thiệu đến các bạn những kiến thức cơ bản về đa luồng trong Java. Trong bài tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu về thread synchronization.

Bài tiếp theo: Thread synchronization trong Java >>

Theo dõi VnCoder trên Facebook, để cập nhật những bài viết, tin tức và khoá học mới nhất!