Thread Java là gì? Mọi kiến thức mà bạn cần biết để sử dụng Thread hiệu quả trong Java

Thread Java là một khái niệm vô cùng quan trọng trong quá trình sử dụng bộ ngôn ngữ lập trình Java. Người dùng cần dành nhiều thời gian nghiên cứu về Thread (Luồng) để biết cách áp dụng hiệu quả. Vậy Thread là gì và có vòng đời như thế nào? Các quyền ưu tiên trong Java đối với Luồng ra sao? Đáp án sẽ được FPT Shop bật mí ngay sau đây.

Giới thiệu khái quát về Thread Java

Thread là gì trong Java?

Trong chương trình cài đặt ngôn ngữ Java, một luồng đề xuất sẽ được thực thi độc lập theo luồng. Mỗi chương trình Java chạy ít nhất là một luồng được gọi là "main thread" và từ đó, nó cũng có thể tạo, quản lý các luồng khác cho đa luồng tác vụ.

Thread cho phép các tác vụ đồng thời chạy bài hát, cải thiện hiệu suất của ứng dụng. Bằng cách sử dụng Thread Java, các tác vụ có thể chạy đồng thời mà không phụ thuộc vào nhau.

Trong Java có nhiều cách để tạo một Thread như việc sử dụng lớp Thread hoặc phát triển giao diện Runnable. Ngoài ra, Java cũng cung cấp các cơ chế để quản lý và điều khiển luồng như đồng bộ hóa, dừng hoặc chờ đợi các luồng.

Khi sử dụng Thread, bạn cần phải cẩn thận với vấn đề an toàn đồng thời và quản lý tài nguyên. Trong đó bao gồm việc đảm bảo không xung đột dữ liệu khi nhiều luồng cùng truy cập các tài nguyên và ngăn chặn bế tắc.

Thread có vòng đời như thế nào?

Vòng đời của luồng trong trình lập ngôn ngữ Java đi qua các trạng thái khác nhau từ khi được tạo ra cho đến khi hoàn thành nhiệm vụ hoặc được dừng lại. Cụ thể, vòng đời của một Thread trong Java có thể được mô tả như sau:

• New: Khi một chủ đề đối tượng được tạo, nó sẽ bắt đầu ở trạng thái "mới". Trong giai đoạn này, Thread chưa được khởi động và chưa được thực thi.
• Runnable: Khi thread được khởi tạo và sẵn sàng để thực thi, nó không chuyển sang trạng thái "runnable". Trong trạng thái này, Thread có thể được lập lịch để chạy bởi hệ thống bộ lịch lên nhưng nó vẫn có thể chờ để khởi động hoặc tiếp tục thực hiện.
• Running: Khi Thread được bộ lên lịch, nó bắt đầu thực thi và chuyển sang trạng thái "running". Trong trạng thái này, các lệnh trong phương thức run() của luồng đang được thực thi.
• Non-Runnable (Blocked): Một Thread có thể chuyển sang trạng thái "không thể chạy được" khi nó phải chờ một điều kiện nào đó để tiếp tục hoặc khi nó bị chặn bởi một tác vụ khác. Ví dụ, Thread sẽ bị chặn khi đang chờ đọc dữ liệu từ ổ địa chỉ hoặc đang chờ lấy khóa từ một luồng khác.
• Dead: Khi một Thread hoàn thành công việc hoặc nó bị dừng lại, nó sẽ chuyển sang trạng thái "chết". Một chủ đề sẽ không bao giờ quay lại từ trạng thái "đã chết" và tài nguyên của chủ đề đó sẽ được giải phóng.

Những quyền ưu tiên của Thread trong Java

Trong Java, mỗi luồng đều có mức độ ưu tiên được xác định cụ thể về mức độ ưu tiên cho các luồng khác khi CPU chia sẻ của chúng. Các quyền ưu tiên của luồng trong Java được biểu thị bằng một số nguyên từ 1 đến 10, với 1 là mức độ ưu tiên nhất và 10 là mức độ ưu tiên cao nhất.

Hình ảnh ưu tiên của luồng sẽ ảnh hưởng đến cách hệ điều hành lên lịch chạy các luồng khi có cùng cơ hội thực hiện. Mặc định, mỗi luồng được tạo ra trong Java đều có mức độ ưu tiên tương đương.

Tuy nhiên, việc sử dụng quyền ưu tiên có thể phức tạp và không đảm bảo tính đồng đều trên mọi nền tảng hệ điều hành. Thay vì dựa vào quyền ưu tiên để kiểm soát quyền ưu tiên thực thi, công việc xử lý đa hiệu ứng luồng thường được thực hiện thông qua các cơ chế đồng bộ hóa và kết thúc như Semaphore, Mutex hoặc Condition Variable.

Ví dụ minh họa

Dưới đây là một ví dụ đơn giản về cách sử dụng Thread trong Java để thực hiện bài hát trên báo chí:

class PrintingThread extends Thread {

    private String message;

    public PrintingThread(String message) {

        this.message = message;

    }

    public void run() {

        System.out.println("Start printing: " + message);

        try {

            Thread.sleep(2000); // Giả định quá trình in mất 2 giây

        } catch (InterruptedException e) {

            System.out.println("Thread interrupted: " + e);

        }

        System.out.println("Completed printing: " + message);

    }

}

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        PrintingThread thread1 = new PrintingThread("Thread 1");

        PrintingThread thread2 = new PrintingThread("Thread 2");

        thread1.start(); // Bắt đầu thực thi thread 1

        thread2.start(); // Bắt đầu thực thi thread 2

    }

}

Trong ví dụ này, người thực hiện đã tạo ra một phần Printing Thread mở rộng lớp từ lớp Thread Để định nghĩa các hoạt động in ấn. Khi chạy, mỗi đối tượng Printing Thread sẽ ra một thông điệp và sau đó tạm dừng trong 2 giây. Trong phương thức main, chúng ta tạo và bắt đầu thi hai đối tượng Printing Thread, điều này sẽ dẫn đến việc làm trong ấn hai thông điệp bài hát. Qua ví dụ này, bạn có thể thấy cách sử dụng Thread trong Java để thực hiện hoạt động và quản lý một số luồng cùng lúc.

Các phương thức có sẵn trong lớp Thread của Java

Lớp Thread trong Java cung cấp một số phương thức quan trọng để quản lý và kiểm soát các luồng. Dưới đây là một số phương thức quan trọng trong lớp Thread:

• start(): Phương thức này được sử dụng để bắt đầu quá trình thực thi của một luồng. Khi gọi phương thức này, luồng sẽ được tạo và bắt đầu chạy phương thức run()đó
• run(): Đây là phương thức chứa nội dung thực thi chính của luồng. Bạn cần phải viết mã thực thi mong muốn cho Thread trong
• sleep(long millis): Phương thức này được sử dụng để tạm dừng quá trình thực thi luồng trong một khoảng thời gian được chỉ định theo mili giây.
• join(): Phương thức này được sử dụng để chờ đợi khi một luồng thực thi khác kết thúc.
• isAlive(): Phương thức kiểm tra này xem một chủ đề đang hoạt động hay không.
• interrupt(): Phương thức này được sử dụng để gửi một đoạn tín hiệu tới chuỗi, để yêu cầu dừng việc thực thi của nó.
• setPriority(int new Priority): Được sử dụng để đặt mức độ ưu tiên cho Thread.
• getName()và setName(String name): Được sử dụng để lấy tên của thread hoặc đặt tên mới cho Thread.

Tổng hợp các khái niệm quan trọng 

Thread Synchronization trong Java

Trong Java, Thread Synchronization là một chế độ cơ bản cho phép đồng bộ hóa các hoạt động giữa các luồng để đảm bảo dữ liệu được truy cập an toàn và chính xác. Khi nhiều luồng truy cập và thay đổi dữ liệu giống nhau, việc không đồng bộ hóa có thể dẫn đến các vấn đề như đọc/ghi không đồng nhất (đọc/ghi không nhất quán) và các giao dịch bị lỗi.

Thread Java là gì?

Trong Java, có một số cơ chế đồng bộ hóa luồng quan trọng như sau:

• Synchronized Methods: Bằng cách sử dụng từ khóa synchronized trước phương thức, bạn có thể đảm bảo chỉ một luồng có thể truy cập phương thức đó tại một thời điểm. Điều này giúp đảm bảo an toàn khi truy cập các thuộc tính và dữ liệu.
• Synchronized Blocks: Sử dụng lệnh khối synchronized để chỉ định một đối tượng hoặc một mã khối cần được đồng bộ hóa. Điều này cho phép bạn chỉ định các phần cần thiết trong một khối được đồng bộ hóa thay vì toàn bộ phương thức
• Từ khóa dễ bay hơi: Sử dụng từ khóa volatile để đánh dấu một biến là "không ổn định", điều này yêu cầu luồng luôn đọc và ghi giá trị mới nhất của biến này từ bộ nhớ chung
• Các phương thức wait(), notification() và notificationAll(): Phương thức này được sử dụng trong luồng đồng bộ hóa công việc khi sử dụng cơ chế chờ và thông báo để chờ đợi và thông báo về sự hoàn thành của một tác vụ.

Inter Thread Communication trong Java

Inter Thread Communication trong Java chính là quá trình mà các luồng có thể giao tiếp:

• wait(): Thread gọi phương thức này để tạm dừng và chờ cho một điều kiện xác định đúng nhất
• notification(): Thread gọi phương thức này để thông báo về sự hoàn thành của một điều kiện và để kích hoạt một luồng khác đang chờ.
• notificationAll(): Thread gọi phương thức này để thông báo về sự hoàn thành của một điều kiện và kích hoạt tất cả các luồng đang chờ.

Khi một phương thức gọi luồng wait(), nó sẽ tạm dừng quá trình thực thi và giải phóng khóa đối tượng mà nó đang giữ. Luồng khác có thể lấy khóa này và thực hiện các thao tác khác. Khi điều kiện tương ứng trở nên đúng, luồng được mong đợi sẽ được kích thước thông qua notify()hoặc notifyAll().

Thread Deadlock trong Java

Sự cố của Thread trong Java xuất hiện khi hai hay nhiều luồng đang chờ tài nguyên mà có thể sẽ không được giải phóng vào lúc này. Điều này xảy ra khi mỗi luồng cố gắng giữ tài nguyên mà cần có tài nguyên khác mà luồng khác đang giữ và không thể chuyển sang luồng khác. Khi điều này xảy ra, các luồng sẽ bị khóa lại và không thể tiếp tục thực hiện.

Thread Java là gì?

Để tránh sự cố như trên thì bạn hãy tham khảo một số giải pháp dưới đây:

• Tránh sử dụng nhiều tài nguyên cùng một lúc.
• Sử dụng việc duy trì tài nguyên theo cùng một thứ tự trong tất cả các luồng.
• Sử dụng dữ liệu cấu trúc như Locks và Conditionsđể quản lý tài nguyên một cách an toàn hơn.

Khi phát hiện sự cố thì bạn có thể sử dụng công cụ như "jstack" để phân tích dấu vết ngăn xếp của luồng và xác định nguyên nhân gây ra bế tắc. Đồng thời, người dùng cần xác định lại thiết kế và sắp xếp lại logic của ứng dụng để tránh bế tắc trong tương lai.

Thread Control trong Java

Thread Control trong Java là trình quản lý và điều khiển các luồng (luồng) trong môi trường thực thi của Java. Điều này bao gồm việc tạo, bắt đầu, tạm dừng, tiếp tục, kết thúc và quản lý luồng để đảm bảo chúng hoạt động hiệu quả và an toàn.

Java cung cấp nhiều cách để kiểm soát luồng, bao gồm Thread và các phương thức của các đối tượng Object để đồng bộ hóa và quản lý luồng. Những hình thức chính bao gồm start() để bắt đầu một luồng, sleep() để tạm dừng luồng trong một khoảng thời gian nhất định, join() để chờ đợi khi một luồng hoàn thành và các phương thức đồng bộ hoá như wait(), notify() và notifyAll()để quản lý tài nguyên và chia sẻ thông tin giữa các luồng. Việc kiểm tra luồng trong Java rất quan trọng để đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu và tránh các vấn đề như sự cố.

Tạm kết

Qua đây, mong rằng bạn đọc có thể cập nhật đầy đủ kiến thức liên quan đến Thread Java. Với cách thiết lập giao thức tiếp theo giữa các luồng thông tin qua Thread sẽ giúp bạn đồng bộ hóa và tương tác an toàn giữa các luồng trong ứng dụng Java.

Xem thêm:

• Tất tần tật thông tin về Management Trainee mà bạn cần biết để ứng tuyển hiệu quả
• Auto Tune là gì? Tìm hiểu những tính năng tuyệt vời của công cụ đổi giọng nói

Tại FPT Shop cung cấp rất nhiều dòng máy tính xách tay giá tốt và chất lượng. Khi bạn muốn tìm kiếm các loại thiết bị công nghệ chính hãng, uy tín, phù hợp với công việc thì hãy ghé thăm cửa hàng hoặc trang chủ trực tuyến.

• Laptop