サンタのホリデーレース: Java マルチスレッドの魔法-＆＃＆チュートリアル-php.cn

サンタのホリデーレース: Java マルチスレッドの魔法

Patricia Arquette

リリース： 2025-01-04 09:04:34

オリジナル

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雪の吹きだまりがダイヤモンドのように輝き、星がおとぎ話をささやく遠く離れた雪の王国で、サンタは一年で最も魔法の夜に向けて準備をしていました。彼の工場は巨大な楽器のようにうなり声を上げ、エルフたちは箱を持って走り回り、おもちゃは色とりどりに輝き、新しい既製の贈り物ごとに鐘が鳴り響きました。

しかし、魔法は脅威にさらされていました。

「おもちゃが多すぎる！餌がいっぱいだ！」 — エルフのチーフプロデューサーは不満を漏らした。
「荷物をまとめる時間がない！」 - 梱包するエルフも彼の言葉に同調しました。

サンタさんはこう考えました。「どうすればエルフたちを助けることができるでしょうか？彼らは一生懸命頑張っていますが、魔法なしではやっていけないのです。」

最初の魔法: シンクロナイゼーション

サンタは同期として知られる呪文に目を向けました。エルフたちが共通のテープを扱うときに衝突したり混乱したりしないように、保護バリアを作成しました。

「おもちゃを置いたり拾ったりできるのは、一度に 1 人だけです。」とサンタさんが説明しました。

これは次のようになります:

class SantaFactory {
    private final Queue<String> conveyorBelt = new LinkedList<>();
    private final int MAX_CAPACITY = 10;

    public void produce(String toy) throws InterruptedException {
        synchronized (conveyorBelt) {
            while (conveyorBelt.size() == MAX_CAPACITY) {
                System.out.println("Производитель ждёт: лента заполнена!");
                conveyorBelt.wait(); // Производитель ждёт, пока появится место
            }
            conveyorBelt.add(toy);
            System.out.println("Игрушка произведена: " + toy);
            conveyorBelt.notifyAll(); // Уведомляем упаковщиков о новой игрушке
        }
    }

    public void consume() throws InterruptedException {
        synchronized (conveyorBelt) {
            while (conveyorBelt.isEmpty()) {
                System.out.println("Потребитель ждёт: игрушек нет!");
                conveyorBelt.wait(); // Упаковщик ждёт, пока появится игрушка
            }
            String toy = conveyorBelt.poll();
            System.out.println("Игрушка упакована: " + toy);
            conveyorBelt.notifyAll(); // Уведомляем производителей о свободном месте
        }
    }
}

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wait と NoticeAll の魔法のプロパティ:

wait(): 条件 (空のテープなど) が false になるまでスレッドをスリープします。
NoticeAll(): 待機中のすべてのスレッドを起動して、続行できるかどうかを確認します。

2 番目のマジック: BlockingQueue

サンタさんは、エルフたちがよくnotifyAllを呼び出すのを忘れており、それが遅延を引き起こしていることに気づきました。次に、彼は魔法のツール BlockingQueue を使用しました。BlockingQueue 自体がスレッドを処理します。

Праздничные гонки Санты: Волшебство многопоточности Java
BlockingQueue は次のことを行います:

テープがいっぱいの場合、メーカーは自動的に待機します。
テープが空の場合は、梱包者自身が待つ必要があることを理解しています。

class SantaFactory {
    private final Queue<String> conveyorBelt = new LinkedList<>();
    private final int MAX_CAPACITY = 10;

    public void produce(String toy) throws InterruptedException {
        synchronized (conveyorBelt) {
            while (conveyorBelt.size() == MAX_CAPACITY) {
                System.out.println("Производитель ждёт: лента заполнена!");
                conveyorBelt.wait(); // Производитель ждёт, пока появится место
            }
            conveyorBelt.add(toy);
            System.out.println("Игрушка произведена: " + toy);
            conveyorBelt.notifyAll(); // Уведомляем упаковщиков о новой игрушке
        }
    }

    public void consume() throws InterruptedException {
        synchronized (conveyorBelt) {
            while (conveyorBelt.isEmpty()) {
                System.out.println("Потребитель ждёт: игрушек нет!");
                conveyorBelt.wait(); // Упаковщик ждёт, пока появится игрушка
            }
            String toy = conveyorBelt.poll();
            System.out.println("Игрушка упакована: " + toy);
            conveyorBelt.notifyAll(); // Уведомляем производителей о свободном месте
        }
    }
}

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第三の魔法: エグゼキュータとスレッドプール

エルフたちが疲れないようにするために、サンタは魔法の道具、糸のプールを作りました。これで、各エルフは自分のタスクを実行し、その数は自動的に調整されました。
Праздничные гонки Санты: Волшебство многопоточности Java
「もうエルフたちはお互いを追いかけることはなくなり、すべてが順調に進んでいます。」サンタは喜びました。

コード例:

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;

class SantaFactoryBlocking {
    private final BlockingQueue<String> conveyorBelt = new ArrayBlockingQueue<>(10);

    public void produce(String toy) throws InterruptedException {
        conveyorBelt.put(toy); // Если лента заполнена, поток автоматически ждёт
        System.out.println("Игрушка произведена: " + toy);
    }

    public void consume() throws InterruptedException {
        String toy = conveyorBelt.take(); // Если лента пуста, поток автоматически ждёт
        System.out.println("Игрушка упакована: " + toy);
    }
}

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エグゼキューターの魔法の特性:

newFixedThreadPool(n): 再利用される n 個のスレッドのプールを作成します。
submit(task): スレッドの 1 つでタスクを開始します。
shutdown(): すべてのタスクが完了した後に実行を停止します。

第四の魔法: CompletableFuture

Праздничные гонки Санты: Волшебство многопоточности Java
最後の段階で、サンタは少し魔法を加えました。エルフが非同期で動作するようになり、プロセスが高速化されました。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class SantaRaceWithExecutors {
    public static void main(String[] args) {
        SantaFactoryBlocking factory = new SantaFactoryBlocking();
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4); // 4 эльфа

        // Запускаем 2 производителя
        for (int i = 1; i <= 2; i++) {
            executor.submit(() -> {
                try {
                    for (int j = 1; j <= 20; j++) {
                        factory.produce("Игрушка #" + j);
                        Thread.sleep(100); // Производство занимает время
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
            });
        }

        // Запускаем 2 упаковщика
        for (int i = 1; i <= 2; i++) {
            executor.submit(() -> {
                try {
                    for (int j = 1; j <= 20; j++) {
                        factory.consume();
                        Thread.sleep(150); // Упаковка занимает время
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
            });
        }

        executor.shutdown(); // Завершаем работу после выполнения всех задач
    }
}

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