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Introducción al Multihilo

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El multihilo (o multithreading) es una característica fundamental en Java que permite la ejecución concurrente de dos o más hilos (threads) dentro de un programa. Esto es especialmente útil para mejorar el rendimiento de aplicaciones que realizan múltiples tareas simultáneamente, como servidores web, aplicaciones de procesamiento de datos y juegos.

Conceptos Clave

  1. Hilo (Thread): Es la unidad más pequeña de procesamiento que puede ser programada por el sistema operativo. En Java, un hilo es una instancia de la clase Thread o una clase que implementa la interfaz Runnable.
  2. Proceso: Es una instancia de un programa en ejecución. Un proceso puede contener múltiples hilos.
  3. Concurrencia: Es la capacidad de ejecutar múltiples hilos de manera simultánea.
  4. Paralelismo: Es la ejecución simultánea de múltiples hilos en diferentes núcleos de un procesador.

Ventajas del Multihilo

  • Mejor rendimiento: Permite que las tareas se ejecuten en paralelo, mejorando el rendimiento de la aplicación.
  • Mejor utilización de recursos: Aprovecha mejor los recursos del sistema, como los núcleos del procesador.
  • Interactividad: Mejora la interactividad de las aplicaciones, permitiendo que las tareas de fondo no bloqueen la interfaz de usuario.

Desventajas del Multihilo

  • Complejidad: La programación multihilo puede ser compleja y propensa a errores.
  • Problemas de sincronización: Los hilos que comparten recursos pueden causar problemas de sincronización, como condiciones de carrera y bloqueos.

Creación de Hilos en Java

En Java, hay dos formas principales de crear hilos:

  1. Extender la clase Thread:
  2. Implementar la interfaz Runnable:

Extender la clase Thread

class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        System.out.println("Hilo en ejecución");
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyThread t1 = new MyThread();
        t1.start(); // Inicia el hilo
    }
}

Implementar la interfaz Runnable

class MyRunnable implements Runnable {
    public void run() {
        System.out.println("Hilo en ejecución");
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        Thread t1 = new Thread(myRunnable);
        t1.start(); // Inicia el hilo
    }
}

Explicación del Código

Extender la clase Thread

  1. Definición de la clase: class MyThread extends Thread define una nueva clase que extiende Thread.
  2. Método run: Sobrescribe el método run de la clase Thread. Este método contiene el código que se ejecutará en el nuevo hilo.
  3. Creación e inicio del hilo: MyThread t1 = new MyThread(); crea una instancia del hilo, y t1.start(); inicia la ejecución del hilo.

Implementar la interfaz Runnable

  1. Definición de la clase: class MyRunnable implements Runnable define una nueva clase que implementa la interfaz Runnable.
  2. Método run: Implementa el método run de la interfaz Runnable. Este método contiene el código que se ejecutará en el nuevo hilo.
  3. Creación e inicio del hilo: Thread t1 = new Thread(myRunnable); crea una instancia de Thread pasando una instancia de MyRunnable, y t1.start(); inicia la ejecución del hilo.

Ejercicio Práctico

Ejercicio 1: Crear un Hilo que Imprima Números del 1 al 10

Instrucciones:

  1. Crea una clase que extienda Thread o implemente Runnable.
  2. En el método run, escribe un bucle que imprima los números del 1 al 10.
  3. Crea una instancia de tu clase y empieza el hilo.

Solución:

class NumberPrinter extends Thread {
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            System.out.println(i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        NumberPrinter np = new NumberPrinter();
        np.start();
    }
}

Ejercicio 2: Crear Múltiples Hilos

Instrucciones:

  1. Crea una clase que implemente Runnable.
  2. En el método run, escribe un bucle que imprima un mensaje junto con el nombre del hilo.
  3. Crea e inicia múltiples instancias de Thread usando tu clase.

Solución:

class MessagePrinter implements Runnable {
    private String message;

    public MessagePrinter(String message) {
        this.message = message;
    }

    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + message);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new MessagePrinter("Hola"));
        Thread t2 = new Thread(new MessagePrinter("Mundo"));
        
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

Resumen

En esta sección, hemos introducido los conceptos básicos del multihilo en Java, incluyendo la creación de hilos mediante la extensión de la clase Thread y la implementación de la interfaz Runnable. También hemos discutido las ventajas y desventajas del multihilo y proporcionado ejercicios prácticos para reforzar los conceptos aprendidos. En la próxima sección, profundizaremos en la creación y gestión de hilos en Java.

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Módulo 8: Multihilo y Concurrencia

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