並行プログラミング(1)

並行プログラミングの目的

Java言語ではスレッド(thread, 「thread of control」(制御の糸)の短縮形) という単位で並列性を制御する．論理的に並列というのは，本当に並列に動く のではなく，一つの計算機上で時分割(time-sharing)に動くことも許す(とい うより，大多数の実装ではそうなっている)ことを意味する．スーパーコンピュー タ用の FORTRAN処理系などでは，for ループを書くと自動的に並列化するもの もあるが，Javaはこれらと違って明示的な(explicitな)並列実行の指定をおこ なっていて，スレッドを生成したところでのみ並列性が現われる．

Unix上のC言語でもプロセス(あるいはOSのスレッド)を生成して，並行プログ ラムを書くことができるが，Java言語ではライブラリではなく言語の中核部分 に並行プログラムを支援するための仕組みを入れているので，書きやすいし， OSに依存しない書き方ができる．

論理的に並列に書くと自然に書けるプログラムは次のようなものである．

• 実際に二つ以上のことを同時にする．たとえば一つのプログラムで GUI を制御するスレッドと，計算をするスレッド，ファイル I/O を実行するスレッ ドを作ると，どれかのスレッドがリソースを待ってブロックしても他のスレッ ドは実行できる．
• サーバ/クライアントシステムのサーバプログラムは，1つのクライアン トごとにスレッドを生成するとプログラムが書きやすい．スレッドを使わない と，各クライアントのリクエストの状態を明示的に保持しなければいけない．
• ある種のプログラムは本質的に並列処理である．スレッドを使って書く と分かりやすく書ける．このようなプログラムにはソート，マージ，行列演算， 再帰アルゴリズムがある．

新しいスレッドを取得する方法

• Thread のサブクラスを作り，run() を定義しておく．このクラスのインスタンスを作り，startメソッドを呼ぶと動き出す．これは，アプリケーションによく使われる．
• Runnable インタフェースを実装するクラスを作成する．このクラスの インスタンスを引数をとして，新たなThreadインスタンスを作り，startメソッ ドを呼ぶと動き出す．上の方法が使えない場合(他のクラスのサブクラスとし て定義したい時)，特にアプレットなどで使われる．

public class ThreadSample {
  public static void main(String [] args){
    ExtnOfThread t1 = new ExtnOfThread();
    t1.start();

    Thread t2=new Thread(new ImplOfRunnable());
    t2.start();
  }
}
class ExtnOfThread extends Thread{
  public void run(){
    System.out.println("Extension of Thread running");
    try{sleep(1000);}
    catch(InterruptedException ie){return;}
    System.out.println("Extension of Thread exiting");
  }
}

class ImplOfRunnable implements Runnable{
  public void run(){
    System.out.println("Implementation of Runnable running");
    // Threadのサブクラスではないので,下のようには書けない．
    //     try{sleep(1000);}
    //catch(InterruptedException ie){return;}
    System.out.println("Implementation of Runnable exiting");
  }
}

Extension of Thread running
Implementation of Runnable running
Implementation of Runnable exiting
Extension of Thread exiting

Threadクラスにはrun メソッド以外に，スレッドの実行を制御するための start，stop,sleep(ミリ秒単位での休止) というメソッドがある．Runnableイ ンタフェースで，これらのメソッドを使うには，スレッドを生成するときに記 憶しておくか，あるいはスレッドを実行中に ThreadクラスのcurrentThreadメ ソッドでスレッドを取得する必要がある．さきほどのプログラムを書き直して みる．

public class ThreadSample1 {
  public static void main(String [] args){
    ExtnOfThread1 t1 = new ExtnOfThread1();
    t1.start();

    Thread t2=new Thread(new ImplOfRunnable1());
    t2.start();
  }
}
class ExtnOfThread1 extends Thread{
  public void run(){
    System.out.println("Extension of Thread running");
    try{sleep(1000);}
    catch(InterruptedException ie){return;}
    System.out.println("Extension of Thread exiting");
  }
}

class ImplOfRunnable1 implements Runnable{
  public void run(){
    System.out.println("Implementation of Runnable running");
    Thread th=Thread.currentThread();
    try{th.sleep(1000);}
    catch(InterruptedException ie){return;}
    System.out.println("Implementation of Runnable exiting");
  }
}

Extension of Thread running
Implementation of Runnable running
Extension of Thread exiting
Implementation of Runnable exiting