Sử dụng Thread trong java

Trong lập trình Thread được sử dụng rất phổ biến, đặc biệt là trong những ứng dụng game thì điều này hoàn toàn chắc chắn. Nhưng đối với những người mới học thì định nghĩa này còn khá mơ hồ đúng không nào? Vậy Thread là gì nhỉ? Bài này chúng ta sẽ cùng tìm hiểu và trao đổi những vấn đề liên quan đến Thread. Mình sẽ cập nhật bài viết từ từ, mong sớm nhận được những phản hồi tích cực hoặc những đóng góp của bạn để bài viết sớm hoàn thành.

Định nghĩa: Thread là một tiến trình tách ứng dụng ra một hoặc nhiều luồng khác nhau để cùng thực hiện nhiều nhiệm vụ cùng một lúc. (Tự định nghĩa)
[IMG]
Như hình trên chùng ta thấy người đàn ông và chiếc xe tăng là hai tiến trình khác nhau. Gọi chung là thực thể, hai thực thể này được thực hiện đồng thời bằng cách sử dụng Thread. (Bài viết chỉ mang tính chất tương đối, dùng để cụ thể hóa bài viết ở tính chất tham khảo, thực tế game sẽ hoạt động dựa vào nhiều kỹ thuật khác nữa, vì thế chúng ta đề cập đến vấn đề này chỉ ở mức độ sử dụng sử dụng Thread mà không bàn nhiều về Game)

Thread được tạo bời lớp java.lang.Thread
Khai báo và sử dụng

PHP:
public class DemoThread {
public static void main(String[] args) {
Thread th1 = new Thread(); //Khởi tạo Thread

th1.start(); //Thực thi Thread th1
}
}

Đoạn code trên là cơ bản về tạo và thực thi một Thread.
Tiếp theo chúng ta sẽ định nghĩa nội dung mà Thread được thực hiện như thế nào bằng cách viết code trong phương thức run() (mặc định như đoạn code phía trên thì chương trình sẽ thực thi phương thức run() với nội dung rỗng, đồng nghĩa với việc không làm gì cả).

PHP:
public class DemoThread {
public static void main(String[] args) {
Thread th1 = new Thread(){
public void run(){
System.out.println("Thread vừa được thực thi");
}
}; //Khởi tạo Thread

th1.start(); //Thực thi Thread th1

}
}

[IMG]

Người dùng tự định nghĩa Thread
Đến đây chúng ta sẽ tìm hiểu cách để tạo ra một Thread như thế nào? Java cung cấp cho chúng ta 2 cách để tự định nghĩa một Thread đó là extend từ lớp Thread hoặc implement từ Runnable interface.

[IMG]
Hình trên chúng ta thấy rằng khi Thread được implement từ Runnale thì phải chạy bằng phương thức run() do phương thức start() không có sẵn trong Runnable interface.
Tiếp đến chúng ta sẽ định nghĩa nội dung cho hàm run() của hai Thread phía trên.

PHP:
public static void main(String[] args) {
My_Thread my = new My_Thread();
MyThread_Impl imp = new MyThread_Impl();

my.start();
imp.run();
//Thêm dòng này nữa để kiểm tra thử
System.out.println("Kết thúc chương trình!");
}

[IMG]

Ở trên tôi sử dụng thêm phương thức sleep() với giá trị 1000 milliseconds (tương đương với một giây), mục đích của việc này để tạm dừng tiến trình sau 1 giây. Lúc này kết quả sẽ được như sau:
[IMG]

Như hình trên các bạn thấy cả hai tiến trình đều được thực hiện song song, vì vậy nó trộn lẫn vào với nhau, tuy nhiên các bạn để ý nếu đúng như định nghĩa thì hai tiến trình này tách biệt so với ứng dụng mới đúng và vòng lặp với mỗi lần một giây tổng cộng là 3 giây. Với khoảng thời gian này thì chương trình dư sức thực hiện in ra dòng “Kết thúc chương trình”. Thế nhưng tại sao dòng “Kết thúc chương trình!” lại được thực hiện cuối cùng? Quay lại hàm main các bạn sẽ thấy.

[IMG]

Chúng ta chưa kết luận vội thử thay đổi cách viết để ép Thread được thực hiện bằng phương thức start() thử xem:

[IMG]

Ở trên tôi tạo một đối tượng Thread với tên “th” với tham số truyền vào là một đối tượng Thread được implement từ Runnable interface. Mục đích để chạy phương thức start() được cung cấp sẵn trong lớp java.lang.Thread
Sau khi run kết quả như sau:
[IMG]
Như vậy có thể nhận thấy rằng chương trình sẽ thực hiện từ đầu đến cuối và tách ra 2 tiến trình chạy song song luôn không ảnh hưởng gì cả, đây chính là mục đích chúng ta cần. Chương trình chạy hết hàm main còn hai tiến trình vẫn chạy đến khi kết thúc mới thôi.
Vậy các bạn lưu ý khi sử dụng lớp được implement từ interface Runnable nhé!

Đồng bộ hóa trong java
Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu đồng bộ hóa trong java với từ khóa synchronized

synchronized methods
Giả sử chồng và vợ có 2 cái thẻ ATM. Hai người cùng rút một số tiền nhất định vào cùng một thời điểm, sau khi rút tiền máy ATM hiển thị kết quả ngược lại so với mong muốn.
[IMG]
Như vậy số tiền kia bay đi đâu rồi! Ai sẽ chịu trách nhiệm đây? (Chắc là ngân hàng):D
Minh họa cho sự cố này:
[IMG]
Hình trên tôi cố tình chạy hai tiến trình vào cùng một thời điểm, cùng với việc trừ 1000$ salary trong tài khoản. Tôi sử dụng thêm phương thức getName() để biết được chính xác tên của Thread hiện tại. Và được kết quả:
[IMG]
Tài khoản salary của gia đình là $2000, mà vợ rút $1000 thì phải còn $1000 nhưng còn lại $0. Nguyên nhân do Thread của vợ đang rút $1000 thì Thread của chồng cũng rút $1000 vào cùng thời điểm đó dẫn đến bất đồng bộ.
Và để giả quyết vấn đề trên ta chỉ cần thêm từ khóa synchronized vào trước kiểu giá trị trả về của phương thức là đủ. Minh họa hình dưới:
[IMG]

Mục đích của chính của synchronized là khi đã có một tiến trình A sử dụng tài nguyên này rồi thì những tiến trình khác phải chờ đến khi tiến trình A kết thúc thì mới được phép sử dụng. Kết quả:
[IMG]
Như vậy tiến trình của người chồng phải chờ tiến trình người vợ kết thúc mới được phép sử dụng tài nguyên, đồng nghĩa với việc thời gian xử lý sẽ tăng lên gấp đôi (do phải chờ tiến trình trước kết thúc) nhưng điều này đảm bảo rằng dữ liệu luôn luôn được toàn vẹn.

synchronized block
Thay vì sử dụng synchronized một phương thức như ở trên thì chúng ta cũng có thể synchronized một đoạn nhỏ trong phương thức của một đối tượng bằng cách sử dụng synchronized block, minh họa hình dưới:
[IMG]
Ở hình trên tôi đã đánh dấu khối được synchronized, các bạn để ý bên cạnh từ khóa synchronized sẽ có cấu trúc “<TênClass.Class>” như trong trường hợp này sẽ là mThread.Class hoặc đơn giản hơn bạn thay thế bằng từ khóathis cũng được, mục đích của từ khóa đó dùng để chỉ rõ đối tượng đối tượng hiện tại sẽ được synchronized và tôi vừa thêm một dòng thông báo “đăng xuất [X]” để xem chuyện gì sẽ xảy ra, kết quả:
[IMG]
Như vậy tiến trình người vợ sau khi thực hiện xong khối lệnh được synchronized thì sẽ nhường quyền cho tiến trình người chồng thực hiện mà không hề ép tiến trình người chồng chờ đợi thêm.
Như vậy với cách trên chúng ta cũng có thể synchronized một đối tượng khác mà thread hiện tại đang nắm giữ với cú pháp như sau:

PHP:
Object obj = new Object();
...
synchronized (obj) {  // in a method
... // nội dung
}

Đến đây xem như kết thúc phần đồng bộ hóa trong java!

http://congdongjava.com

Advertisements

Posted on November 6, 2012, in Java, Java Basic. Bookmark the permalink. Leave a comment.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: