Thread trong Java – Giải đáp các khái niệm và đặc điểm

Khánh Kim25/10/2023

0 1.688 8 phút đọc

4.7/5 - (12 bình chọn)

Những ai đã có dịp làm việc với ngôn ngữ lập trình Java hẳn sẽ rất quen thuộc với khái niệm Thread. Thread trong Java tuy cơ bản và đơn giản nhưng lại mở ra rất nhiều chủ đề liên quan với vô vàn những cách ứng dụng trong công nghệ. Đó là lý do tại sao muốn lập trình giỏi, bạn phải hiểu rõ về Thread. Nếu còn chưa biết về Thread, hãy theo dõi ngay bài viết sau đây. Teky sẽ điểm nhanh qua một số định nghĩa và đặc điểm liên quan đến Thread.

Nội dung

Tìm hiểu Thread trong Java

Thread trong Java là gì?

Thread dịch theo tiếng Việt có nghĩa là luồng. Nó được hiểu như là một tiến trình con (sub-process). Thread đảm nhận những công việc riêng biệt dù cho nó là đơn vị xử lý nhỏ nhất trong hệ thống máy tính. Các Thread được một hệ thống mang tên JMV (máy ảo Java) quản lý.

Multi Thread Java là gì?

Multi Thread Java là hệ thống đa luồng, tức là nhiều Thread hoạt động cùng lúc. Multi Thread không chỉ để dùng định nghĩa các luồng nhỏ hoạt động song song trong Java. Nó cũng có thể được dùng để chỉ các luồng hoạt động song song cả trong và ngoài Java.

Hoạt động đa luồng trong Java diễn ra rất phổ biến và quen thuộc. Ví dụ khi ta sử dụng một trình phát nhạc trên máy tính, hệ thống sẽ cho chạy các luồng khác nhau như: luồng để phát nhạc, luồng tiếp nhận thao tác của người dùng (tua, dừng lại, đổi bài…). Hoặc khi chúng ta tải một trang web, những luồng hiện hành dễ thấy nhất có thể như là luồng load ảnh, luồng load âm thanh, luồng chạy code đằng sau…

>>> Xem thêm : Các hosting miễn phí – 6 nào nhận được lượt sử dụng cao nhất

Nói chung, hiếm có hoạt động nào trên máy tính không sử dụng đa luồng.

Multitasking là gì?

Multitasking có nghĩa là đa nhiệm. Nó dùng để chỉ khả năng chạy nhiều luồng khác nhau trên một hệ điều hành. Để dễ hình dùng, bạn có thể hiểu rằng multithread trong java là để chỉ sự việc, còn Multitasking để chỉ hành động. 2 khái niệm này đều xoay quanh một chủ đề giống nhau tuy nhiên bản chất lại khác nhau.

Multitasking được sử dụng như một công cụ giúp tận dụng hết hiệu suất của CPU. Hệ điều hành sẽ quản lý tiến trình này. Nó giúp đưa ra các lịch biểu sắp xếp cho từng hoạt động phân luồng trong hệ thống sao cho hợp lý nhất. Ví dụ, chắc hẳn ai cũng đều biết đến hệ điều hành Windows. Hệ điều hành Windows sẽ quản lý một lúc nhiều ứng dụng khác nhau như Microsoft Word, Excel, Media Player… và đưa ra lịch hoạt động cho các chương trình này.

Cách đạt được đa nhiệm

Vậy làm thế nào để áp dụng được Multitasking? Có 2 cách để đạt đến đa nhiệm: một là dựa trên Process và hai là dựa trên Thread.

Với đa nhiệm dựa trên tiến trình (đơn và đa tiến trình): Một tiến trình được phân bổ riêng một vùng nhớ. Vì thế làm việc với tiến trình sẽ xuất hiện rất nhiều địa chỉ khác nhau. Do đó nên dung lượng của tiến trình cũng rất nặng. Thời gian chuyển đổi giữa các tiến trình cũng mất rất nhiều thời gian và chi phí do phải lưu trữ, tải lên rất nhiều dữ liệu khác nhau.
Với đa nhiệm dựa trên luồng (đơn và đa luồng): Ngược lại với tiến trình, dung lượng của luồng rất nhẹ. Chính vì thế nên sự giao tiếp giữa các luồng có chi phí thấp. Lý giải cho điều này là vì các luồng khác nhau sẽ chia sẻ địa chỉ bộ nhớ giống nhau.

>>> Xem thêm : Lập trình thực tế ảo VR – AR Trẻ em cũng có thể lập trình

Với những đặc điểm được liệt kê vừ rồi, hẳn là bạn đọc cũng sẽ đoán được đa nhiệm sẽ hay được phát triển dựa trên luồng hơn. Sử dụng luồng giúp tiết kiệm bộ nhớ, từ đó tối ưu được chi phí thực hiện chương trình. Ngoài ra, hoạt động chuyển đổi và giao tiếp giữa các luồng diễn ra rất nhanh chóng do dung lượng gọn nhẹ.

Đặc điểm của đa luồng

Ưu điểm

Multithread sở hữu rất nhiều ưu điểm tuyệt vời. Vì các Thread trong Java hoạt động độc lập nên chúng không bị ảnh hưởng lẫn nhau. Người dùng có thể truy cập một lúc nhiều luồng khác nhau mà không bị chặn lại. Điều này mang đến lợi ích lớn cho những thao tác đa nhiệm phức tạp, góp phần tiết kiệm thời gian và công sức rất nhiều.

Ngoài ra, các luồng có thể dùng chung tài nguyên với nhau, cụ thể là địa chỉ và biến nhớ. Chính vì thế nó giúp tiết kiệm không gian lưu trữ trong hệ thống máy tính. Dù có thể chia sẻ tài nguyên nhưng hoạt động của các luồng vẫn là độc lập. Nếu có một luồng không may xảy ra lỗi thì sẽ không gây ảnh hưởng đến các luồng khác. Ngược lại hệ điều hành có thể phân công tiếp phần việc của luồng bị lỗi đến các luồng hỗ trợ khác.

Và đương nhiên đa luồng cho phép nhiều luồng hoạt động cùng lúc. Hệ thống có thể phân thành luồng chính và các luồng phụ. Luồng phụ xử lý thông tin rồi gửi đến luồng chính. Luồng chính sắp xếp lại theo như yêu cầu rồi trích xuất ra cho người dùng.

>>> Xem thêm : Cách làm game trong Roblox – Hướng dẫn chi tiết trong 2 phút

Nhược điểm

Đa luồng là ưu điểm mà cũng sẽ là nhược điểm của hệ thống này. Càng nhiều luồng tồn tại thì quá trình quản lý và vận hành càng phức tạp. Vì các luồng dùng chung địa chỉ với nhau nên đôi khi sẽ xảy ra tranh chấp bộ nhớ.

Cùng với đó, khi một luồng bị lỗi nó có thể gây ra tình trạng deadlock. Deadlock dùng để chỉ trường hợp 2 hay nhiều luồng được gán cùng nhau với điều kiện chỉ kết thúc khi tất cả công việc đều hoàn thành. Chính vì thế khi một luồng ngưng hoạt động, các luồng còn lại sẽ bị khóa lại trong vòng lặp không bao giờ dừng lại cho đến khi có can thiệp thủ công. Tình trạng này làm lãng phí tài nguyên, chi phí và thời gian.

Các trạng thái của Thread trong Java

Luồng trong Java được quản lý bởi hệ thống JVM. Có rất nhiều tranh cãi về việc Thread trong Java có 4 hay 5 trạng thái. Tuy nhiên để bạn đọc hiểu rõ hơn, Teky vẫn sẽ chỉ ra đầy đủ 5 trạng thái của Thread Java.

New: Đây là trạng thái khởi tạo đầu tiên của các Threading. Lúc này, luồng mới chỉ có địa chỉ và chưa hề bắt đầu một hoạt động nào. Bạn cần chú ý rằng nếu tại trạng thái này mà ta ép luồng tiếp nhận các lệnh như stop, resume, suspend… thì sẽ xảy ra lỗi. Để luồng sẵn sàng tiếp nhận tài nguyên, hãy bắt đầu bằng phương thức start.
Runnable: Sau khi luồng đã start thành công, trạng thái lúc này sẽ là runnable trong Java, tức là sẵn sàng để chạy. Hệ thống CPU sẽ điều phối về hoạt động của luồng lúc này. Chính vì phải phụ thuộc nên tên trạng thái là “có thể” chứ không phải “đang”.
Waiting: Java Thread bước vào trạng thái chờ không giới hạn trước khi được CPU điều phối.
Time Waiting: Cũng vẫn là trạng thái chờ nhưng đã được hẹn trong một khoảng thời gian nhất định cho đến khi có luồng đánh thức nó hoặc nó bắt buộc phải chạy theo điều phối của CPU.
Blocked: Trạng thái này được hiểu rằng là ngược lại của runnable. Theard vẫn còn sống nhưng không được chuẩn bị để chạy.
Terminated: Nếu trong Blocked Thread vẫn còn sống thì tại Terminated phương thức run của nó đã hoàn toàn biến mất. Khi đó, vòng đời của Thread đã hoàn toàn kết thúc và không có tác dụng gì nữa.

>> Xem thêm: MEAN Stack là gì? Giải đáp MEAN Stack từ A đến Z

Kết luận

Trong bài viết trên, bạn đọc đã cùng Teky khám phá các khái niệm và trạng thái khác nhau xung quanh Thread trong Java. Như chúng ta thấy, Thread là một công cụ có tính đa nhiệm. Chính vì thế có rất nhiều cách để ứng dụng Thread trong lập trình. Tuy nhiên tính đa nhiệm cũng là con dao hai lưỡi. Nếu người dùng không nắm vững các kỹ năng sử dụng Thread và Multithreading Java thì sẽ dễ gặp phải các trường hợp xấu. Tuy nhiên bạn đọc cũng đừng lo lắng quá vì hiện tại có rất nhiều tài liệu chuyên sâu về Thread miễn phí trên Internet. Mong rằng bạn sẽ tiếp tục theo dõi các thông tin khác về lập trình tại Teky trong tương lai!

Thông tin nên biết Học Viện Công Nghệ Teky

TEKY là Học viện sáng tạo công nghệ với chương trình giảng dạy STEAM (Science – Technology – Engineering – Art – Mathematics) theo chuẩn Mỹ đầu tiên tại Việt Nam dành cho trẻ em từ 4 đến 18 tuổi.

Được thành lập vào tháng 6 năm 2016, TEKY quyết tâm thực hiện sứ mệnh mang đến cho thế hệ trẻ Việt Nam kiến thức toàn diện về STEAM, đặc biệt là các tư duy công nghệ, khoa học máy tính và kỹ năng thế kỷ 21 – 4Cs (Critical Thinking: Tư duy phản biện – Communication: Giao tiếp – Creativity: Sáng tạo – Collaboration: Làm việc nhóm).

Đây là chương trình không chỉ trang bị kiến thức lập trình mà còn rèn luyện nhóm kỹ năng 4Cs. Trẻ sẽ được:

Học tư duy phản biện thông qua việc phân tích các vấn đề.
Học tính sáng tạo tư duy Logic thông qua việc lắp đặt và lập trình robot th ông qua các mô hình Lego Mindstorm, app trò chơi. Giúp con học giỏi môn Toán trên lớp
Kỹ năng hợp tác thông qua các trò chơi team-building, các dự án nhóm trên lớp.
Phát huy khả năng giao tiếp hiệu quả bằng nhiều bài tập và hoạt động hấp dẫn.

Các bộ môn giảng dạy tại Teky gồm: Lập trình và phát triển ứng dụng, lập trình game, lập trình web với python Lập trình Scratch Robotics Engineering, Công nghệ 3D và MultiMedia. Chúng tôi tin rằng trẻ em Việt Nam có cơ hội phát triển mạnh mẽ trong một nền kinh tế số và cần được trang bị sẵn sàng để trở thành những doanh nhân công nghệ trong tương lai.