-title: Java Thread 

Java の軽量プロセス(スレッド)について調べる。

--軽量プロセスと手続きの比較 

<a href="../process-java/processExample/ThreadCreate.java">
Class processExample.ThreadCreate  
</a>
は、簡単なスレッドの作成の例である。

    package processExample;

    public class ThreadCreate extends Thread {
	    SimpleThread t1;
	    SimpleThread t2;
	    SimpleThread t3;
	    
	    static public void main(String [] args) throws InterruptedException {
		    SimpleThread t1 = new SimpleThread("t1",2,1,2,3);
		    SimpleThread t2 = new SimpleThread("t2",2,4,5,6);
		    SimpleThread t3 = new SimpleThread("t3",2,7,8,9);
		    
		    t1.start();
		    t2.start();
		    t3.start();
	    }
    }

Java では、Thread Class を継承する、あるいは、Interface Runnable
を実装することによって、スレッドを実現する。Thread Class は、
Interface Runnable を実装している。それは、つまり、public void run();
というメソッドを持っているということである。
それをoverrideすることにより、スレッドの動作を定義する。

<a href="../process-java/processExample/SimpleThread.java">
Class processExample.SimpleThread
</a>

    package processExample;

    public class SimpleThread extends Thread {
	    String name;
	    int count;
	    int a;
	    int b;
	    int c;
	    public SimpleThread(String _name,int count_,int a_,int b_,int c_) {
		    String msg;
		    name = _name; a = a_; b = b_; c = c_;
		    count = count_;
		    msg = "Thread "+name+" created.";
		    System.out.println(msg);
	    }
	    
	    public void run() {
		    while(count < 0 || count-- > 0) {
			    String msg = "Thread "+name+" "
				+Integer.toString(a)+" "+Integer.toString(b)
				+" "+Integer.toString(c);
			    System.out.println(msg);
		    }
	    }
    }

この段階では、Thread の実行は、通常のメソッド呼び出しと変わらない
ように見える。

--プロセスのコンテキスト切り替えの観察

一つのスレッドは一つの仮想CPU(プログラムカウンタと、実行環境)
を持っていて、途中で、別なスレッドに自発的、あるいは、自動的に
切り替わる。 Threadの yield() メソッドを使って、自発的に切替える
ことが可能である。

上の例題のSimpleThread のrun() メソッドの中の適当な場所に yield()
を挿入して、実行が切り替わる様子を観察せよ。この結果より、2
つの軽量プロセスが交互に動作していることがわかる。

yield() は、現在実行中の軽量プロセスが、利用しているCPU
資源を自発的に他の軽量プロセスに譲る命令である。yield()を
呼び出した結果、現在実行中の軽量プロセスは、実行可能状態となる。
制御はスケジューラに移る。スケジューラは、CPU資源の待ち行列から、
実行可能状態の軽量プロセスを選び、その軽量プロセスに制御を移す。


--スレッドを止める方法

この例では、スレッドは決まった回数の動作を行うと自発的に止まる。
これを外から止めるにはどうすれば良いだろうか? それには、stop()
というメソッドが用意されている。

<a href="../process-java/processExample/ThreadStop.java">
Class processExample.ThreadStop  
</a>
    package processExample;


    public class ThreadStop extends Thread {
	    public boolean start;

	    SimpleThread t1;
	    SimpleThread t2;
	    SimpleThread t3;
	    
	    static public void main(String [] args) throws InterruptedException {
		    ThreadStop self = new ThreadStop();
		    self.start = true;
		    self.start();
		    self.init();
		    self.sync();
	    }
	    
	    public void init() throws InterruptedException {
		    t1 = new SimpleThread("t1",-1,1,2,3);
		    t2 = new SimpleThread("t2",-1,4,5,6);
		    t3 = new SimpleThread("t3",-1,7,8,9);
		    
		    t1.start();
		    t2.start();
		    t3.start();
	    }
	    
	    public synchronized void sync() throws InterruptedException {
		    wait(120);
		    t1.stop();
		    t2.stop();
		    t3.stop();
	    }

    }

SimpleThread は、count に-1を指定されると無限ループするように作られている。
これを実際に実行してみて、スレッドが止まる様子を観察せよ。それぞれの
SimpleThread のwhile loopは何回実行されているだろうか? (log を取り、
grep と wc で調べることが出来る。あるいは、プログラムを変更して、
回数をカウントすることもできる)

wait(int) は、指定された秒数を待つメソッドである。これは、Object の
メソッドであり、Thread のメソッドではない。wait() を呼ぶ時には、
必ず、synchronized なメソッドから呼ぶ必要がある。synchronized keyword
と取り除いて、どのようなエラーがコンパイル時、あるいは、実行時に出るか
を調べよ。

ここでは、ThreadStop は、self というインスタンス(instance)を
一旦作成している。これは、wait() 使う、このプログラムでは必須である。
この理由を、static method と static でないmethod の違いから説明せよ。
(static class を使用して、この問題を避けることもできるらしい...)


Thread API 定義によると、stop() は、
    Deprecated.
とある。これは、どういう意味か? 
     Why are Thread.stop, Thread.suspend and Thread.resume Deprecated?
という文書の指示に従って、stop() を使わないスレッドの停止方法を実装
せよ。
    Class ThreadSafeStop
    Class SimpleSaftThread
という二つのクラスを実装する。

--スケジューリングの観察

Java のスレッドのスケジューリングは実装に依存する。

Class Thread は、
 void	setPriority(int newPriority) 
          Changes the priority of this thread.
というメソッドを持っている。

このpriority を変更することによってスケジューリングを
変更することができる。

このpriorityを変更して実行がどのようになるかを観察せよ。

    t1.setPriority(1);
    t2.setPriority(2);
    t3.setPriority(3);

priority の値は、任意の整数値ではない。いくつからいくつであるべきか。
Java API document の中、あるいは、プログラムを作成して正しい範囲を
調べよ。