今日のトピックは「スレッドのライフサイクル」についてです。スレッドは作成され、実行され、終了するまでにいくつかのステージを経ます。これらのステージを理解することで、スレッドの管理やデバッグがより容易になります。スレッドのライフサイクルは、通常、新規、実行可能、実行中、待機、終了などの状態を含みます。各状態は、スレッドがどのように動作しているか、または何を待っているかを示します。
基本概念の説明
新規 (New)
新規 (New): スレッドが作成されたが、まだ実行されていない状態です。スレッドオブジェクトが生成され、メモリ内に存在しますが、まだスレッドとしての実行は開始されていません。
実行可能 (Runnable)
実行可能 (Runnable): スレッドが開始され、実行の準備ができている状態です。この状態では、スレッドが実際にCPUで実行されるのを待っています。
実行中 (Running)
実行中 (Running): スレッドがCPUによってスケジュールされ、実際に命令を実行している状態です。スレッドは他のスレッドとCPU時間を共有しながら処理を行います。
待機 (Waiting)
待機 (Waiting): スレッドが特定の条件を待っている状態です。たとえば、別のスレッドの終了を待つ、リソースが利用可能になるのを待つ、などが考えられます。待機中のスレッドは、他のスレッドにCPU時間を譲ります。
終了 (Terminated)
終了 (Terminated): スレッドが実行を完了し、終了した状態です。この状態のスレッドは再度実行することはできません。
各言語でのスレッドライフサイクルの例
Python:
import threading
import time
def worker():
print("スレッドが開始されました") # 実行中
time.sleep(2)
print("スレッドが終了します") # 終了
# スレッドの作成 (新規)
thread = threading.Thread(target=worker)
print("スレッドを作成しましたが、まだ開始されていません") # 新規
# スレッドの開始 (実行可能→実行中)
thread.start()
print("スレッドは実行可能状態です") # 実行可能
# スレッドの終了を待機
thread.join()
print("スレッドは終了しました") # 終了C#:
using System;
using System.Threading;
class Program
{
static void Worker()
{
Console.WriteLine("スレッドが開始されました"); // 実行中
Thread.Sleep(2000);
Console.WriteLine("スレッドが終了します"); // 終了
}
static void Main()
{
// スレッドの作成 (新規)
Thread thread = new Thread(Worker);
Console.WriteLine("スレッドを作成しましたが、まだ開始されていません"); // 新規
// スレッドの開始 (実行可能→実行中)
thread.Start();
Console.WriteLine("スレッドは実行可能状態です"); // 実行可能
// スレッドの終了を待機
thread.Join();
Console.WriteLine("スレッドは終了しました"); // 終了
}
}C++:
#include <iostream>
#include <thread>
#include <chrono>
void worker() {
std::cout << "スレッドが開始されました" << std::endl; // 実行中
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
std::cout << "スレッドが終了します" << std::endl; // 終了
}
int main() {
// スレッドの作成 (新規)
std::thread t(worker);
std::cout << "スレッドを作成しましたが、まだ開始されていません" << std::endl; // 新規
// スレッドの開始 (実行可能→実行中)
t.join(); // スレッドの終了を待機
std::cout << "スレッドは終了しました" << std::endl; // 終了
return 0;
}Java:
class Worker implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("スレッドが開始されました"); // 実行中
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("スレッドが終了します"); // 終了
}
public static void main(String[] args) {
// スレッドの作成 (新規)
Thread thread = new Thread(new Worker());
System.out.println("スレッドを作成しましたが、まだ開始されていません"); // 新規
// スレッドの開始 (実行可能→実行中)
thread.start();
System.out.println("スレッドは実行可能状態です"); // 実行可能
// スレッドの終了を待機
try {
thread.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("スレッドは終了しました"); // 終了
}
}JavaScript (Node.js):
const { Worker, isMainThread, parentPort } = require('worker_threads');
if (isMainThread) {
// スレッドの作成 (新規)
const worker = new Worker(__filename);
console.log("スレッドを作成しましたが、まだ開始されていません"); // 新規
// スレッドの終了を待機
worker.on('exit', () => console.log('スレッドは終了しました')); // 終了
} else {
// スレッドの開始 (実行可能→実行中)
console.log('スレッドが開始されました'); // 実行中
setTimeout(() => {
console.log('スレッドが終了します'); // 終了
parentPort.close();
}, 2000);
}各言語の解説
Python: Pythonのthreadingモジュールを使用して、スレッドのライフサイクルを簡単に管理できます。join()メソッドを使用して、スレッドの終了を待機します。
C#: C#では、Threadクラスを使用してスレッドのライフサイクルを管理します。スレッドの状態は、ThreadStateプロパティで確認できます。
C++: C++のstd::threadを使い、join()メソッドでスレッドのライフサイクルを管理します。スレッド終了後、joinable()メソッドを使ってスレッドが結合可能かどうかを確認できます。
Java: Javaでは、Runnableインターフェースを実装したクラスを使用し、Threadクラスでスレッドのライフサイクルを管理します。join()メソッドでスレッドの終了を待機します。
JavaScript (Node.js): Node.jsのworker_threadsモジュールを使用してスレッドのライフサイクルを管理します。Workerクラスのexitイベントを利用して、スレッドの終了を確認します。
まとめ
スレッドのライフサイクルを理解することで、スレッドの管理やデバッグが容易になります。各言語での実装方法を学ぶことで、適切にスレッドを制御できるようになります。
次回は、スレッドの同期やデッドロックの回避について学び、より高度なマルチスレッドプログラミングに取り組みましょう。
コメント
コメント一覧 （1件）
[…] 2-1-2. スレッドのライフサイクル […]