Multiprocesos en Java: Como usar Hilos (Threads)

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En Java, así como en cualquier lenguaje de programación, la principal estructura de ejecución de instrucciones es la estructura secuencial, en la que cada comando, cada línea, cada instrucción se ejecuta una después de otra. El código se ejecuta de arriba hacia abajo y cada línea es ejecutada según el orden en que halla sido escrita por el programador.

Veamos el diagrama de flujo:

Flujo

Dentro de la ejecución del programa puede que intervengan otras estructuras como las repetitivas o las selectivas, pero eso es harina de otro costal. Estos temas los veremos más adelante en futuras aportaciones.

En ocasiones puede que el usuario necesite llevar a cabo 2 o más procesos a la vez. Supongamos que queremos realizar 3 procesos al mismo tiempo, como lo vemos en este modelo:

Flujo

Esto es completamente IMPOSIBLE ya que el procesador de una computadora no es capaz de realizar estas funciones. Sin embargo existen alternativas, como los Hilos o Threads.

Si vemos el diagrama de arriba, podemos identificar 3 hilos: Proceso 1, Proceso 2 y Proceso 3. Pero, ya hemos dicho que esto no es posible de la forma como lo hemos presentado en el diagrama de flujo.

Si intentamos utilizar una estructura secuencial para ejecutar 3 procesos, obtendremos el siguiente resultado:

Flujo

Existe una serie de inconvenientes con esto: el proceso 1 sólo se ejecutará cuando halla terminado el proceso 2. El proceso 3 se empezará a ejecutar cuando halla terminado el proceso 1 y 2.

Con los hilos o threads, podemos obtener una ejecución lo más cercana posible al modelo de los 3 hilos que presenté arriba. Los threads son estructuras secuenciales que combinan las líneas de 2 o más procesos en un solo proceso.

Si lo expresamos con un diagrama de flujo se vería de la siguiente forma:

Flujo

Los comandos en azul pertenecen al proceso 1, los comandos en rojo son del proceso 2 y el rojo del proceso 3.

La forma como se ejecutan los procesos es completamente aleatoria. Puede que se inicie la ejecución con el proceso 2, luego el 2, luego el 3, luego el 1 y así sucesivamente.

No siguen un orden específico. Esto permite que los 3 vallan corriendo al mismo tiempo, dando como resultado algo bastante parecido a aquel modelo que ya hemos dicho que no es posible obtener con los procesadores de nuestras computadoras.

Veamos como funcionan los Threads con una aplicación en Java. Vamos a Netbeans y creamos un proyecto llamado Threads. Insertamos un JFrame y le colocamos un botón con el que iniciaremos la ejecución se los Threads.

java threads

Ahora vamos al código y declaramos 3 variables tipo Thread.

java threads

Ahora vamos a programar el botón que colocamos en el JFRame.

Dentro del código del botón iniciaremos los threads. Colocamos lo siguiente:

java threads

Como podemos observar, Netbeans marca 3 errores con la inicialización de los threads. Esto se debe a que necesitamos implementar la interfaz Runnable en la Clase de nuestra JFrame.

Aún así Netbeans marca un error. Le damos clic en el ícono de la izquierda para corregir el error. Nos aparecerá la opción «Implement all abstract methods».

java threads

Al hacer clic desaparecerá el error. Al final del código se agregará lo siguiente:

java threads

En este nuevo método que se ha agregado es donde se coloca el código que ejecutarán los threads.

Para ver como se ejecutan los threads, veremos una carrera de 3 procesos. Primero declararemos 3 variables, c1, c2 y c3. Serán del tipo entero y las inicializaremos en 0.

Luego introduciremos los siguientes métodos:

Estos métodos lo que harán es que le agregarán una unidad a cada una de las variables, es decir, c1, c2 y c3.

Sin título

Ahora nos dirigimos al final del programa, donde está el método public void run().

Allí colocamos lo siguiente:

Sin título

Esto funciona de la siguiente manera:

La variable ct adoptará el valor del CurrenThread, es decir, el hilo que se esté ejecutando en determinado instante.

Mientras ese hilo que se esté ejecutando sea el hilo1, se ejecutará la función corredor1 que es la encargada de aumentar la variable c1. La función  System.out.println(«Corredor 1: » + c1); imprime el valor de c1 en la parte inferior de Netbeans IDE.

Se repite el mismo proceso para los otros 2 hilos. Lo que queremos darnos cuenta es como Java ejecuta el código. Lo hemos colocado uno debajo del otro, como una secuencia, pero al ejecutar el programa y presionar el botón nos damos cuenta de que no es una secuencia.

Cuando ejecutamos el programa obtenemos lo siguiente:

Corredor 1: 1
Corredor 1: 2
Corredor 3: 1
Corredor 2: 1
Corredor 3: 2
Corredor 1: 3
Corredor 3: 3
Corredor 2: 2
Corredor 3: 4
Corredor 1: 4
Corredor 3: 5
Corredor 2: 3
Corredor 3: 6
Corredor 1: 5

Sin título

Como podemos observar, el proceso inició ejecutándose con el método 1 (corredor1) pero de la tercera línea en adelante se volvió aleatorio, es decir, el proceso 2 y 3 empezaron a ejecutarse a medida que el proceso 1 también se ejecutaba.

Si detenemos el programa y empezamos una nueva ejecución obtendremos otro tipo de comportamiento:

Sin título

Ahora el primer proceso en ejecutarse fue el proceso 2. Es probable que cada vez que ejecutemos el programa obtendremos resultados diferentes. Todo depende de nuestras computadoras y la manera como ellas decidan ejecutar las tareas. Lo importante es que no es necesario esperar que el proceso 1 se termine de ejecutar para empezar con el 2 y el 3, sino que los 3 se ejecutarán en manera conjunta.

Existen otros tipos de métodos para trabajar con threads, sin embargo para mi es más fácil implementar la interfaz runnable. Es cuestión de gustos y las estructuras varían de programador a programador.

Aquí está el archivo zip con el proyecto de Netbeans:

http://docs.google.com/file/d/0B0hsUkhqWH97UFhaeXloc1JkTlU/edit?usp=sharing

Espero que les halla gustado este aporte. Espero sus comentarios.

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isaac
isaac
5 months ago

si tengo 2 carros y ya tengo el boton que inica la carrera como le hago para que un boton tambien haga que esta se ponga en pausa

miguel velazquez
miguel velazquez
3 years ago

como puedo ejeutar 3 gui usando hilos?

Zai
Zai
3 years ago

como puedo ejecutar x hilos al mismo tiempo ??

ErikaF
ErikaF
4 years ago

Hola, buenas tardes

Necesito ayuda con este ejercicio:

Carrera de carros:

Habrá una carrera con 5 carros, cada carro correrá en un hilo diferente.
Además cada carro deberá ir generando un número aleatorio entre 1 y 6 para definir el paso que irá dando.
Se alcanzará la meta cuando el carro llegue a 1000 puntos o más. Apenas el carro alcanza los puntos debe imprimir
su nombre y el tiempo en segundos que tardó en hacer el recorrido.

NOTA: Sin implementar la parte gráfica.

Ayudaaa por favorrrr!!!!

Danny
Danny
5 years ago

Hola, excelente aportación de su parte. Muy entendible, me podrías apoyar en pasar el link ya que me parece que no existe el archivo.

andre
andre
6 years ago

Hola porfa podrias resubir el archivo

Diego
Diego
10 years ago

Lo que desea hacer es pedirle al usuario la cantidad de hilos que se desean ejecutar con el objetivo de que un algoritmo se ejecute en menos tiempo, el algoritmo procesa dos archivos de gran peso y leen secuencias de ADN, si lanzo todo por un hilo es muy demorado, por lo que necesitaría de varios hilos para hacer el proceso mas óptimo.

diego
diego
10 years ago

Gracias por tu respuesta se realizaria con el objetivo de ejecutar un proceso mucho mas rapido

diego
diego
10 years ago

Con el objetivo de realizar un proceso mucho mas rapido

diego
diego
10 years ago

Hola amigo gracias por el aporte una pregunta es posible pedirle al usuario la cantidad de hilos que se desean ejecutar para realizar el proceso ejemplo: usuario ingrese cantidad de hilos 5 y se ejecuten 5 hilos
te agradezco tu respuesta y si tienes un ejemplo

Kanfor
Kanfor
11 years ago

Gracias. Es el único tutorial claro de todo internet.

antonygarciagonzalez
11 years ago
Reply to  Kanfor

Me alegra que el material presentado haya sido de utilidad

Bryan
Bryan
11 years ago

Amigo por favor podrías Recuperar de nuevo las Imágenes las 10 primeras imagenes no se muestran estan con error te agradeceria mucho que lo aregles gracias y buenos temas en general bun post

antonygarciagonzalez
11 years ago
Reply to  Bryan

Gracias por avisarme. Creo que ya está

Lenin Oscar Lopez
11 years ago

se le agradece por toda la info… y por explicarlo de una forma tan práctica y sencilla

antonygarciagonzalez
11 years ago

A la orden siempre amigo

Edwin
Edwin
11 years ago

amigo, puedes darme el ejemplo para probarlo?

antonygarciagonzalez
11 years ago
Reply to  Edwin

Dejame subirlo. Me tomará 10 minutos

antonygarciagonzalez
11 years ago

Hola gracias por sus comentarios. Creo que se refiere a esto: http://panamahitek.files.wordpress.com/2013/02/sin-tc3adtulo2.png

Gustavo
Gustavo
11 years ago

Hola es muy claro y didactico, la unica duda que tengo es donde inicializas los Threads.start() para que cambien al estadopreparado.

genaro
11 years ago

muy bien explicado amigo te felicito estare en contacto contigo aqui guardare tu pagina espero podamos conversar he intercambiar ideas gracas

antonygarciagonzalez
11 years ago
Reply to  genaro

Muchas gracias por sus comentarios. Estoy siempre a disposición de cualquiera que necesite ayuda.