多重スレッド

多重スレッド
1. スレッドクラスの継承
  　スレッドはスレッドを生成した「本体」とは独立に実行されるプログラムの仕組みでした。アプレットにスレッド機能を付加するには、　
  　public class digwatch extends Applet implements Runnable
  のように、Runnable を組み込み（implements）ました。Runnableはインターフェースと呼ばれるもので、extends よりは少し制限された機能です。しかし、Javaでは継承できるのは一つのクラスに限定されているため、インターフェースの組み込みで代用したのです。
2. Threadクラス
  　アプレットクラスとは別のクラスを定義し、それに、Threadクラスを　extends（継承）すると、そのクラスを　スレッドとして、アプレットとは別に並列動作させることができます。たとえば、以下のようにThread を extends した Ball クラスを作成します。
  class Ball extends Thread {　}
  このクラスのインスタンス（実体）をnewで作成し、start() メソッドを呼び出すことで、ball1は独立したスレッドとして実行されます。
  　ball1=new Ball(　);
  　ball1.start();
  同じ処理を、もう一つ同時に実行するには、
  　ball2=new Ball( );
  　ball2.start();
  とすればよいことになります。
ballクラスとコンストラクタ
1. コンストラクタ
  クラスの名前と同じ名前の特殊（戻りの型がない）メソッドはコンストラクタと呼ばれ、このクラスを new で作成するとき同時に呼び出されます。この例では、int dx,int dy,int w, int h　を引数として受け取り、ボールの移動量、移動範囲を受け取ります。
  　this.w = w;
  の this は、Ballクラス自身のことで、引数の w と自分で（先頭に）定義したフィールド変数のwを区別しています。
2. runメソッド
  　runメソッドは、sleep(30); で30m秒休止しながら　move メソッドを呼び出しボールを移動します。このメソッドが並列処理の対象になります。
3. move()
  　ボールに位置は　x,y で記録します。一回呼び出される度にこの値を、dx,dy だけ、加えます。ただし、x<0,y<0 になったり、幅w、高さhの領域を越えると、dx,dy の符号を変えて、「跳ね返り」を行います。
  例　if (x <= 0) { x = 0; dx = -dx; }
4. draw(Graphics g)
  　このメソッドは、アプレットの draw() から呼び出されます。自分のボールをアプレットから引き渡される Graphics g に表示します。
5. tstop()
  　スレッドの停止用のメソッドで、run() の繰り返しを止めます。これは、アプレットがＢａｌｌクラスのスレッドを停止するとき使用します。
```
    public void tstop() {
        cont = false;
    }
```
6. ソース
```
import java.awt.*;
public class Ball extends Thread {

    int w = 15;
    int h = 15;
    int x = 0;
    int y = 0;
    int dx = 2;
    int dy = 2;
    boolean cont = true;

    public Ball(int dx, int dy, int w, int h) {
        this.w = w;
        this.h = h;
        this.dx = dx;
        this.dy = dy;
    }

    public void run() {
        while (cont) {
            move();
            try {
                sleep(30);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    void draw(Graphics g) {
        //System.out.println(&quot;draw ball&quot;);
        g.fillOval(x, y, 5, 5);
    }

    public void move() {
        x += dx;
        y += dy;
        if (x <= 0) {
            x = 0;
            dx = -dx;
        }
        if (x >= w) {
            x=w;
            dx = -dx;
        }
        if (y <= 0) {
            y = 0;
            dy = -dy;
        }
        if (y >= h) {
            y = h;
            dy = -dy;
        }
    }

    public void tstop() {
        cont = false;
    }
}
```
  ここにソースがあります。
多重スレッドの実行
1. アプレットクラス
  アプレットクラス（MultiThread）では、Ball クラスのインスタンスを3個生成し、各スレッドを起動します。各ボールを表示するには、ボールクラスの　draw() メソッドを利用しますが、連続して表示するためには、アプレットにもスレッドを組み込みます。
2. init()：初期化
  　init() はアプレットが起動されるとき、最初に呼び出されるメソッドですね。ここでは、まず、アプレットの画面のサイズを w,h に取り出します。次に、ball1 = new Ball(1, 2, w, h); で、Ballのクラスのインスタンスball1を作成し、このスレッドの実行を開始します。
```
w = this.getWidth();
h = this.getHeight();
ball1 = new Ball(1, 2, w, h);
ball1.start();
```
  同様に、ball2,ball3 のスレッドも起動し、最後に、
  　drawBall = new Thread(this);
  　drawBall.start();
  で、自分自身のスレッドの実行を開始します。
3. run
  　スレッドの実行部分は、50m秒休みながら、repaint() で再表示をするだけです。contは　boolean 型で、これをfalseにすると、スレッドの実行を停止できます。
4. paint
  　ここでは、各ボールの表示を行いますが、実際の表示は各Ballスレッドの中の　draw() メソッドに頼んでいます。
```
    public void paint(Graphics g) {
        ball1.draw(g);
        ball2.draw(g);
        ball3.draw(g);
    }
```
5. stop()
  　アプレットで　stop()　メソッドを定義すると、アプレットが終了するとき、実行をしてくれます。ここでは、スレッドを実行していますが、これは、アプレットが実行を停止しても、すぐには停止しません。自分で起動したものは、停止してから終了するのが礼儀（？）でしょう。
  　アプレットのスレッドは cont をfalse にすると停止します。他のスレッドの停止は、Ballクラス側で用意した　tstop() メソッドを利用します。
6. ソース
  3個のボールをパラメータを変えて作成し、表示します。移動処理は、各ボールのスレッドで実行します。
```
import java.applet.Applet;
import java.awt.*;

//<APPLET CODE="MultiThread.class" WIDTH=250 HEIGHT=250></APPLET>

public class MultiThread extends Applet implements Runnable {

    Ball ball1, ball2, ball3;
    int w, h;
    Thread drawBall;
    boolean cont = true;

    public void init() {
        w = this.getWidth();
        h = this.getHeight();

        ball1 = new Ball(1, 2, w, h);
        ball1.start();
        ball2 = new Ball(2, 1, w, h);
        ball2.start();
        ball3 = new Ball(3, 2, w, h);
        ball3.start();
        drawBall = new Thread(this);
        drawBall.start();
    }

    public void run() {
        while (cont) {
            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            repaint();
        }
    }

    public void paint(Graphics g) {
        ball1.draw(g);
        ball2.draw(g);
        ball3.draw(g);
    }

    public void stop() {
        cont = false;
        ball1.tstop();
        ball2.tstop();
        ball3.tstop();
    }
}
```
  ここにソースがあります。このクラスを実行するには Ball クラスを必要です。Jcpad上でこのソースだけでなく、ファイルメニューから新規作成し、Ball.java のソースも組み込み、同じフォルダに保存します。MultiThread.java をコンパイルすると、Ball.java も同時にコンパイルされます。
7. ボールのアニメーションの流れ
  　ここで、もう一度、全体の流れを見直しましょう。まず、アプレットの init() で、３個の Ball クラスのインスタンスが作成され、実行が開始されます。これで、3個のスレッドの動作が開始され、run() メソッドで各スレッドの　mov() が実行されます。mov() の処理は同じですが、使用している　dx,dy の値が異なるため、各ボールの移動方向は異なります。
  　このボールを表示をしているのが、アプレット側のスレッド　drawBall です。これは、50m秒単位で、アプレットのpaint()を呼び出し、paint()は各Ballスレッドの draw() を呼び出してボールの表示を依頼します。この時、Graphics を引き数で渡しています。
  　draw()で表示する位置はmov()メソッドで変更されますから、アプレットのpaint()で表示されるボールの位置も変化します。
8. 実行
  これは、ボタンなどありませんから、起動すれば動き出します。
スカッシュゲーム
1. スカッシュゲーム
  ボールが動くだけでも面白くないので、跳ね返って落ちてくるボールをマウスで操作するパッドで跳ね返すミニゲームを作成してみましょう。
  　落ちてくるボールをパッドで受け止めます。ボールとパッドとの「衝突判定」はちょっと面倒です。パッドにボールのサイズを足した範囲にボールが落ちてくれば、「衝突」と判定し、ボールをはね返します。このとき、同じ方向に跳ね返すと、同じ軌道を繰り返す場合がありますから、乱数でｘ方向のボールの速度を変更します。
  　こちらのソースを参考にしてください
演習、アンケート
1. 変形するボール
  　形や色が変化するボールを複数飛ばしてください。
  ヒント：Ball() の引数を追加します。
2. 「スカッシュ」
  　スカッシュゲームを実行して、動作を確認してください。また、プログラムを変更して複数のボールにするなど、動きに変化をつけてください。
3. アンケート
  スレッドの考え方は理解できましたか？
  　　１．できた　　２．たぶん　　３．できない
  
  プログラムは実行できましたか？
  　１．できた　　２．たぶん　　３．できない
  
  演習はできましたか？
  　１．できた　　２．だいたい　　３．できない

多重スレッド

スレッドクラスの継承

Threadクラス

ballクラスとコンストラクタ

コンストラクタ

runメソッド

move()

draw(Graphics g)

tstop()

ソース

多重スレッドの実行

アプレットクラス

init()：初期化

run

paint

stop()

ソース

ボールのアニメーションの流れ

実行

スカッシュゲーム

スカッシュゲーム

演習、アンケート

変形するボール

「スカッシュ」

アンケート