Java - スレッドコントロール

こんにちは、将来のJavaの魔法使いたち！今日は、Javaのスレッドコントロールの魅力的な世界に飛び込みます。プログラミングが初めてでも心配しないでください。私はこれまでに数多くの学生を指導してきましたので、ステップバイステップで案内します。では、あなたの仮想の魔法の杖（キーボード）を手に取り、コードの魔法を起こしましょう！

スレッドとは？

スレッドのコントロールに飛び込む前に、まずスレッドとは何かを理解しましょう。キッチンで複雑な料理を作っているとします。あなたはメインプログラムで、あなたがやっているそれぞれのタスク（野菜を切る、ソースをかき混ぜる、オーブンを確認する）はスレッドのようです。すべては同じ全体のプロセス（夕食を作る）の一部ですが、同時に発生する別のタスクです。

Javaでは、スレッドは軽量のサブプロセスで、処理の最小単位です。プログラム内の特定のタスクのための別の実行パスを作成する方法です。

スレッドコントロールの理由

では、なぜこれらのスレッドをコントロールする必要があるのでしょうか？キッチンのアナロジーに戻ります。時々、ソースをかき混ぜるのを一時停止してローストを確認する必要があるかもしれません。または、パスタを加える前に水が沸騰するのを待つ必要があるかもしれません。同様に、プログラミングでは、プログラムがスムーズかつ効率的に動作するように、異なるスレッドの流れとタイミングをコントロールする必要がよくあります。

Javaスレッドのコントロール方法

Javaはスレッドをコントロールするためのいくつかのメソッドを提供しています。以下に便利な表格形式で示します：

メソッド	説明
start()	スレッドを開始し、run()メソッドを呼び出す
run()	スレッドのタスクを構成するコードを含む
sleep()	スレッドを指定された時間だけ停止する
join()	スレッドが終了するのを待つ
yield()	スレッドが一時停止し、他のスレッドに実行を譲る
interrupt()	スレッドを中断し、現在のタスクを停止する
isAlive()	スレッドがまだ動作しているかどうかを確認する

では、これらのメソッドをいくつかの例で詳しく見ていきましょう！

1. start()とrun()

この二つのメソッドは密接に連携します。以下に簡単な例を示します：

public class MyThread extends Thread {
public void run() {
System.out.println("私のスレッドは動作しています！");
}

public static void main(String args[]) {
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();
}
}

この例では、新しいスレッドを作成し、そのstart()メソッドを呼び出します。これにより、run()メソッドが呼び出され、スレッドが実際に実行するコードが含まれます。

2. sleep()

sleep()メソッドはアラームのスヌーズボタンを押すのと同じです。指定された時間だけスレッドを停止させます。以下にその動作を示します：

public class SleepyThread extends Thread {
public void run() {
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
System.out.println("スレッドはカウントしています: " + i);
try {
Thread.sleep(1000); // 1秒間停止
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("スレッドは中断されました！");
}
}
}

public static void main(String args[]) {
SleepyThread thread = new SleepyThread();
thread.start();
}
}

このスレッドは1から5までカウントし、各カウントの間に1秒停止します。眠い人がゆっくりと羊を数えるのと同じです！

3. join()

join()メソッドは、友達がタスクを終了するのを待ってから一緒に昼食を取るのと同じです。現在のスレッドが指定されたスレッドが実行を完了するのを待ちます。以下に例を示します：

public class JoinExample {
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println("スレッド1: " + i);
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});

Thread t2 = new Thread(() -> {
try {
t1.join(); // t1が完了するのを待つ
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("スレッド2: 待ち終了！");
});

t1.start();
t2.start();
}
}

この例では、スレッド2がスレッド1が完了するのを待ちます。

4. yield()

yield()メソッドは会話で礼儀正しいことをするのと同じです。スレッドが同じ優先度の他のスレッドに実行を譲ることを提案しますが、これはスケジューラーにただのヒントです。以下に簡単な例を示します：

public class YieldExample implements Runnable {
public void run() {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "が制御");
Thread.yield();
}
}

public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(new YieldExample(), "スレッド1");
Thread t2 = new Thread(new YieldExample(), "スレッド2");
t1.start();
t2.start();
}
}

スレッドが交替して制御しているのを見るかもしれませんが、これは保証されていません！

5. interrupt()

interrupt()メソッドは、誰かの肩を軽く叩いて注意を引くのと同じです。スレッドを即座に停止するのではなく、フラグを設定してスレッドがそれをチェックできるようにします。以下にその動作を示します：

public class InterruptExample implements Runnable {
public void run() {
try {
while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
System.out.println("スレッドは動作中...");
Thread.sleep(1000);
}
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("スレッドはスリープ中に中断されました");
}
System.out.println("スレッドが終了しました。");
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread = new Thread(new InterruptExample());
thread.start();
Thread.sleep(5000); // 5秒間スレッドを実行
thread.interrupt();
}
}

この例では、スレッドが5秒後に中断されます。

6. isAlive()

isAlive()メソッドは、誰かがまだデスクにいるかどうかを確認するのと同じです。スレッドがまだ動作している場合にtrueを返します。以下に簡単な例を示します：

public class AliveExample extends Thread {
public void run() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println("スレッドは動作中: " + i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
AliveExample thread = new AliveExample();
thread.start();

while (thread.isAlive()) {
System.out.println("メインスレッドはマイスレッドが動作している間待ちます");
Thread.sleep(1500);
}
System.out.println("メインスレッドは完了しました");
}
}

この例では、メインスレッドがカスタムスレッドがまだ動作しているかどうかを待ちます。

締め括り

そして、みなさん！私たちはJavaのスレッドコントロールの地を旅し、それぞれのメソッドを冒険者のように探求しました。料理を学ぶのと同じように、スレッドコントロールのマスターになるには練習が必要です。これらのメソッドを自分のコードで実験してみてください。

このレッスンを終えるにあたり、ある学生がスレッドを異なるキッチンでの料理人として考えることで「理解が clicked」になったと話してくれたことを思い出しました。あなたに合ったアナロジーを見つけてください！

コードを続け、学び続け、そして最も重要なのは、楽しみましょう！誰かが次の大きなマルチスレッドアプリケーションを作るかもしれない誰かがあなたかもしれません。次回までに、あなたのスレッドがスムーズに動作し、コードがバグフリーでありますように！

Credits: Image by storyset