プログラミング

Javaスレッドとネットワークの基本

最終更新： 10/03/2025
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Javaにおける「スレッド（Threads）」と「ネットワーク（Networking）」は、プログラミングにおいて重要な概念です。スレッドは、プログラム内で並行して処理を実行する単位であり、ネットワークは異なるコンピュータやデバイス間でデータを交換する仕組みです。この記事では、Javaにおけるスレッドとネットワークの基本的な概念から、実際の使用方法まで、完全かつ包括的に説明します。

スレッド（Threads）とは

スレッドは、プログラムの実行単位であり、Javaでは複数のスレッドを同時に実行することができます。これにより、並行処理や並列処理が可能になり、プログラムの効率を向上させることができます。Javaでは、ThreadクラスやRunnableインターフェースを使用してスレッドを作成できます。

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1. Threadクラスを使用したスレッドの作成

Javaでスレッドを作成するための基本的な方法の一つは、Threadクラスを継承することです。次のコードは、Threadクラスを継承したスレッドの作成例です。

java
class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        System.out.println("スレッドが実行されています");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread thread = new MyThread();
        thread.start();  // スレッドの実行
    }
}

上記のコードでは、MyThreadクラスがThreadクラスを継承し、runメソッドをオーバーライドしています。startメソッドを呼び出すと、runメソッドが新しいスレッドで実行されます。

2. Runnableインターフェースを使用したスレッドの作成

もう一つの方法として、Runnableインターフェースを実装する方法があります。この方法では、runメソッドを実装するだけで、スレッドを作成することができます。Runnableを使用するメリットは、クラスが既に他のクラスを継承している場合でもスレッドを作成できる点です。

java
class MyRunnable implements Runnable {
    public void run() {
        System.out.println("Runnableを使用してスレッドが実行されています");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        Thread thread = new Thread(myRunnable);
        thread.start();  // スレッドの実行
    }
}

この例では、MyRunnableクラスがRunnableインターフェースを実装し、runメソッドをオーバーライドしています。ThreadクラスのコンストラクタにRunnableオブジェクトを渡し、startメソッドでスレッドを実行します。

スレッドの同期

スレッドが複数のリソースにアクセスする場合、競合状態が発生することがあります。この競合を防ぐために、Javaでは「同期（Synchronization）」を使用します。synchronizedキーワードを使用することで、特定のメソッドまたはブロックの実行を一度に1スレッドだけに制限することができます。

java
class Counter {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Counter counter = new Counter();
        
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                counter.increment();
            }
        });
        
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                counter.increment();
            }
        });
        
        thread1.start();
        thread2.start();
        
        try {
            thread1.join();
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        System.out.println("最終的なカウント値: " + counter.getCount());
    }
}

このコードでは、incrementメソッドをsynchronizedで修飾することにより、複数のスレッドが同時にcount変数にアクセスできないようにしています。これにより、競合状態を防ぎます。

ネットワーク（Networking）とは

Javaにおけるネットワークプログラミングでは、主にjava.netパッケージを使用します。java.netパッケージには、ソケット、URL、HTTP通信など、ネットワークに関連するクラスが含まれています。

1. ソケットを使用したクライアントとサーバーの通信

Javaでソケット通信を行うためには、Socketクラス（クライアント側）とServerSocketクラス（サーバー側）を使用します。以下に、クライアントとサーバー間でメッセージを送受信する簡単な例を示します。

サーバー側（Server）
java
import java.io.*;
import java.net.*;

public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(1234);
            System.out.println("サーバーが待機中...");

            Socket clientSocket = serverSocket.accept();
            System.out.println("クライアントが接続しました");

            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
            String message = in.readLine();
            System.out.println("受信したメッセージ: " + message);

            clientSocket.close();
            serverSocket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
クライアント側（Client）
java
import java.io.*;
import java.net.*;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Socket socket = new Socket("localhost", 1234);

            PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
            out.println("こんにちは、サーバー");

            socket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

この例では、サーバーが指定したポート（1234）で待機し、クライアントがそのポートに接続してメッセージを送信します。サーバーはメッセージを受信し、表示します。

2. URLクラスを使用したHTTP通信

Javaでは、URLクラスを使用して、ウェブサイトからデータを取得することができます。以下は、指定したURLからHTMLコンテンツを取得する簡単な例です。

java
import java.io.*;
import java.net.*;

public class HttpClient {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            URL url = new URL("http://example.com");
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(url.openStream()));
            String inputLine;
            while ((inputLine = in.readLine()) != null) {
                System.out.println(inputLine);
            }
            in.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

このコードでは、指定したURLからコンテンツを読み取り、その内容をコンソールに出力します。

まとめ

Javaのスレッドとネットワークプログラミングは、並行処理やネットワーク通信を効率的に行うための強力な手段です。スレッドを使うことで、プログラムのパフォーマンスを向上させることができ、ネットワークを使うことで、異なるシステム間でのデータ交換が可能になります。スレッドの管理や同期、ネットワーク通信の実装方法を理解することで、より高度なアプリケーションの開発が可能になります。

最終更新： 10/03/2025
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