Hvordan virker multithreading i Java?

Question

Accepted Answer

**Multithreading** giver et Java-program mulighed for at køre flere tråde samtidigt, hvilket muliggør parallelisme (brug af flere CPU-kerner) og responsivitet (udførelse af arbejde uden blokeringz). Java har førsteklasses thread-understøttelse — men delt mutable state introducerer kompleksitet (race conditions), der skal håndteres omhyggeligt. ## Oprettelse af tråde ```java // 1. Implement Runnable (preferred — separates task from thread) Runnable task = () -> System.out.println("running on " + Thread.currentThread().getName()); Thread t = new Thread(task); t.start(); // start() runs it on a NEW thread (run() would run on the CURRENT thread!) // 2. modern: use an ExecutorService instead of raw threads ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4); executor.submit(task); ``` **Vigtig bemærkning:** kald `start()` (som spawner en ny tråd), ikke `run()` (som bare kører koden på den aktuelle tråd synkront). ## Kerneproblem: race conditions ```java // ❌ multiple threads modifying shared state → unpredictable results class Counter { int count = 0; void increment() { count++; } // NOT atomic: read → add → write (can interleave) } // 1000 threads each incrementing 1000 times → final count is often < 1,000,000! ``` `count++` er faktisk tre operationer (læse, inkrement, skrive). Når tråde interleaves, mistes opdateringer — en **race condition**. Dette er det centrale udfordring ved concurrency: delt mutable state tilgået af flere tråde uden koordinering. ## Løsninger til sikker delt state ```java // 1. synchronized — only one thread in the method/block at a time (a lock) synchronized void increment() { count++; } // 2. atomic classes — lock-free atomic operations AtomicInteger count = new AtomicInteger(0); count.incrementAndGet(); // atomic, thread-safe, efficient // 3. concurrent collections — built for multi-threaded access ConcurrentHashMap map = new ConcurrentHashMap<>(); // 4. immutability — immutable objects are inherently thread-safe (nothing to corrupt) ``` ## Trådkoordinering ```java t.join(); // wait for thread t to finish Thread.sleep(1000); // pause the current thread // also: wait()/notify(), CountDownLatch, locks, etc. for coordination ``` ## Den moderne tilgang: administrer ikke rå tråde ```text ✓ Use ExecutorService / thread pools (not new Thread() per task — expensive) ✓ Use CompletableFuture for async composition ✓ Use concurrent collections and atomic classes over manual synchronization ✓ Java 21+ adds Virtual Threads — millions of lightweight threads for I/O concurrency ``` ## Hvorfor det betyder noget Multithreading giver Java-programmer mulighed for at bruge flere kerner og forblive responsive, men det er også et af de sværeste områder at få korrekt — **race conditions** fra ikke-synkroniseret delt mutable state forårsager intermitterende, svært reproducerbare fejl. Forståelse af hvordan tråde fungerer (`start()` vs `run()`), kerneproblem med race-condition (hvorfor `count++` ikke er sikkert), og værktøjer til at sikre sikkerhed (`synchronized`, atomare klasser, concurrent collections, immutability) er vigtig for skrivning af korrekt concurrent kode. Moderne best practice favoriserer højere-niveau abstraktioner (ExecutorService, CompletableFuture, virtuelle tråde) frem for rå thread-håndtering. Dette er kritisk viden for server-side og high-performance Java, og et dybt, hyppigt testet emne, som adskiller kompetente fra ekspert-udvikler.