Java高并发编程——多线程的实现方式（1）

本文参考博客http://blog.csdn.net/u011480603/article/details/75332435、https://www.cnblogs.com/felixzh/p/6036074.html

多线程的基本知识

1.1进程与线程的介绍

　　程序运行时在内存中分配自己独立的运行空间，就是进程

　　线程：它是位于进程中，负责当前进程中的某个具备独立运行资格的空间。

　　进程是负责整个程序的运行，而线程是程序中具体的某个独立功能的运行。一个进程中至少应该有一个线程。

1.2多线程的介绍

　　在多任务，多用户的系统中。每天都会产生许多进程。

　　多线程：在一个进程中，我们同时开启多个线程，让多个线程同时去完成某些任务（功能）。

　　(比如后台服务系统，就可以用多个线程同时响应多个客户的请求)

　　多线程的目的：提高程序的运行效率。

　　多线程的运行原理：cpu在线程中做时间片的切换（多线程可以提高程序的运行效率，但不能无限制的开线程）

1.3多线程的好处与线程安全问题

　　多线程的工作机制就好像是一个任务交给很多人去做，目的就是提高完成任务的效率，但同时也带来共享变量的线程安全问题，线程安全问题是指当多个线程同时读写一个状态变量，并且没有任何同步措施时候，导致脏数据或者其他不可预见的结果的问题，这样的问题往往是初学者容易犯的，也是我们应该尽量避免的。

1.3实现线程的四种方式

　　1、继承Thread的方式
　　

public class MyThread1 extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<20;i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new MyThread1().start();
        new MyThread1().start();
    }
}

　　2、声明实现 Runnable 接口的方式
　　
　　与继承Thread的方式实现多线程相比，这里更推荐使用实现Runnable接口的方式，原因：如果自己的类已经extends另一个类，就无法直接extends Thread，此时，可以实现一个Runnable接口，如下：

public class MyThread2 /* extends OtherClass */ implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for(int i=0;i<20;i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1=new Thread(new MyThread2());
        Thread t2=new Thread(new MyThread2());
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

　　3、实现Callable接口通过FutureTask包装器来创建Thread线程

　　a:创建Callable接口的实现类，并实现Call方法

　　b:创建Callable实现类的实现，使用FutureTask类包装Callable对象，该FutureTask对象封装了Callable对象的Call方法的返回值

　　c:使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动线程

　　d:调用FutureTask对象的get()来获取子线程执行结束的返回值

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class MyThread3 {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub

        Callable<Object> oneCallable = new Tickets<Object>();
        FutureTask<Object> oneTask = new FutureTask<Object>(oneCallable);

        Thread t = new Thread(oneTask);

        System.out.println(Thread.currentThread().getName());

        t.start();

    }

}

class Tickets<Object> implements Callable<Object> {

    //重写call方法
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->我是通过实现Callable接口通过FutureTask包装器来实现的线程");
        return null;
    }
}

　　4、使用ExecutorService、Callable、Future实现有返回结果的线程
ExecutorService、Callable、Future三个接口实际上都是属于Executor框架。返回结果的线程是在JDK1.5中引入的新特征，有了这种特征就不需要再为了得到返回值而大费周折了。而且自己实现了也可能漏洞百出。

可返回值的任务必须实现Callable接口。类似的，无返回值的任务必须实现Runnable接口。

执行Callable任务后，可以获取一个Future的对象，在该对象上调用get就可以获取到Callable任务返回的Object了。

注意：get方法是阻塞的，即：线程无返回结果，get方法会一直等待。

再结合线程池接口ExecutorService就可以实现传说中有返回结果的多线程了。

下面提供了一个完整的有返回结果的多线程测试例子，在JDK1.5下验证过没问题可以直接使用。代码如下：

import java.util.concurrent.*;
import java.util.Date;
import java.util.List;
import java.util.ArrayList;

/**
 * 有返回值的线程
 */
@SuppressWarnings("unchecked")
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException,
            InterruptedException {
        System.out.println("----start----");
        Date date1 = new Date();

        int taskSize = 5;
        // 创建一个线程池
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(taskSize);
        // 创建多个有返回值的任务
        List<Future> list = new ArrayList<Future>();
        for (int i = 0; i < taskSize; i++) {
            Callable c = new MyCallable(i + " ");
            // 执行任务并获取Future对象
            Future f = pool.submit(c);
            // System.out.println(">>>" + f.get().toString());
            list.add(f);
        }
        // 关闭线程池
        pool.shutdown();

        // 获取所有并发任务的运行结果
        for (Future f : list) {
            // 从Future对象上获取任务的返回值，并输出到控制台
            System.out.println(">>>" + f.get().toString());
        }

        Date date2 = new Date();
        System.out.println("----end----,time:"
                + (date2.getTime() - date1.getTime()) + "ms");
    }
}

class MyCallable implements Callable<Object> {
    private String taskNum;

    MyCallable(String taskNum) {
        this.taskNum = taskNum;
    }

    public Object call() throws Exception {
        System.out.println(">>>" + taskNum + "begin");
        Date dateTmp1 = new Date();
        Thread.sleep(1000);
        Date dateTmp2 = new Date();
        long time = dateTmp2.getTime() - dateTmp1.getTime();
        System.out.println(">>>" + taskNum + "stop");
        return taskNum + "return result,now time:" + time + "ms";
    }
}

代码说明：
上述代码中Executors类，提供了一系列工厂方法用于创建线程池，返回的线程池都实现了ExecutorService接口。
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
创建固定数目线程的线程池。
public static ExecutorService newCachedThreadPool()
创建一个可缓存的线程池，调用execute 将重用以前构造的线程（如果线程可用）。如果现有线程没有可用的，则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
创建一个单线程化的Executor。
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池，多数情况下可用来替代Timer类。

ExecutoreService提供了submit()方法，传递一个Callable，或Runnable，返回Future。如果Executor后台线程池还没有完成Callable的计算，这调用返回Future对象的get()方法，会阻塞直到计算完成。