多線程篇 （一）基礎篇
把學習當糖喫~會發現學習是一件很快樂的事情
目錄
多線程的基本概念
多線程: 嗯哼，說你呢是不是 一邊聽歌，一邊扣腳，一邊閱讀着文章，甚至還不忘記筆記~
單線程: 當然你也可以 先扣完腳，然後聽完歌，再去閱讀文章，完了最後記筆記~
1 Thread類和Runnable接口
如何使用多線程的呢？
- 繼承
Thread類，並重寫run方法； - 實現
Runnable接口的run方法；
1.1 繼承Thread類
先學會怎麼用，再學原理。首先我們來看看怎麼用Thread和Runnable來寫一個Java多線程程序。
首先是繼承Thread類：
public class Demo {
public static class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("MyThread");
}
}
public static void main(String[] args) {
Thread myThread = new MyThread();
myThread.start();
}
}
注意要調用start()方法後，該線程纔算啓動！
我們在程序裏面調用了start()方法後，虛擬機會先爲我們創建一個線程，然後等到這個線程第一次得到時間片時再調用run()方法。
注意不可多次調用start()方法。在第一次調用start()方法後，再次調用start()方法會拋出異常。
1.2 實現Runnable接口
接着我們來看一下Runnable接口(JDK 1.8 +)：
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
可以看到Runnable是一個函數式接口，這意味着我們可以使用Java 8的函數式編程來簡化代碼。
示例代碼：
public class Demo {
public static class MyThread implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("MyThread");
}
}
public static void main(String[] args) {
new Thread(new MyThread()).start();
// Java 8 函數式編程，可以省略MyThread類
new Thread(() -> {
System.out.println("Java 8 匿名內部類");
}).start();
}
}
1.3 Thread類構造方法
Thread類是一個Runnable接口的實現類，我們來看看Thread類的源碼。
查看Thread類的構造方法，發現其實是簡單調用一個私有的init方法來實現初始化。init的方法簽名：
// Thread類源碼
// 片段1 - init方法
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
long stackSize, AccessControlContext acc,
boolean inheritThreadLocals)
// 片段2 - 構造函數調用init方法
public Thread(Runnable target) {
init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}
// 片段3 - 使用在init方法裏初始化AccessControlContext類型的私有屬性
this.inheritedAccessControlContext =
acc != null ? acc : AccessController.getContext();
// 片段4 - 兩個對用於支持ThreadLocal的私有屬性
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
init方法的參數：
-
g：線程組，指定這個線程是在哪個線程組下；
-
target：指定要執行的任務；
-
name：線程的名字，多個線程的名字是可以重複的。如果不指定名字，見片段2；
-
acc：見片段3，用於初始化私有變量
inheritedAccessControlContext。這個變量有點神奇。它是一個私有變量，但是在
Thread類裏只有init方法對它進行初始化，在exit方法把它設爲null。其它沒有任何地方使用它。一般我們是不會使用它的，那什麼時候會使用到這個變量呢？可以參考這個stackoverflow的問題：Restrict permissions to threads which execute third party software； -
inheritThreadLocals：可繼承的
ThreadLocal，見片段4，Thread類裏面有兩個私有屬性來支持ThreadLocal，我們會在後面的章節介紹ThreadLocal的概念。
實際情況下，我們大多是直接調用下面兩個構造方法：
Thread(Runnable target)
Thread(Runnable target, String name)
1.4 Thread類的幾個常用方法
這裏介紹一下Thread類的幾個常用的方法：
- currentThread()：靜態方法，返回對當前正在執行的線程對象的引用；
- start()：開始執行線程的方法，java虛擬機會調用線程內的run()方法；
- yield()：yield在英語裏有放棄的意思，同樣，這裏的yield()指的是當前線程願意讓出對當前處理器的佔用。這裏需要注意的是，就算當前線程調用了yield()方法，程序在調度的時候，也還有可能繼續運行這個線程的；
- sleep()：靜態方法，使當前線程睡眠一段時間；
- join()：使當前線程等待另一個線程執行完畢之後再繼續執行，內部調用的是Object類的wait方法實現的；
1.5 Thread類與Runnable接口的比較：
實現一個自定義的線程類，可以有繼承Thread類或者實現Runnable接口這兩種方式，它們之間有什麼優劣呢？
- 由於Java“單繼承，多實現”的特性，Runnable接口使用起來比Thread更靈活。
- Runnable接口出現更符合面向對象，將線程單獨進行對象的封裝。
- Runnable接口出現，降低了線程對象和線程任務的耦合性。
- 如果使用線程時不需要使用Thread類的諸多方法，顯然使用Runnable接口更爲輕量。
所以，我們通常優先使用“實現Runnable接口”這種方式來自定義線程類。
2 Callable、Future與FutureTask
通常來說，我們使用Runnable和Thread來創建一個新的線程。但是它們有一個弊端，就是run方法是沒有返回值的。而有時候我們希望開啓一個線程去執行一個任務，並且這個任務執行完成後有一個返回值。
JDK提供了Callable接口與Future接口爲我們解決這個問題，這也是所謂的“異步”模型。
2.1 Callable接口
Callable與Runnable類似，同樣是只有一個抽象方法的函數式接口。不同的是，Callable提供的方法是有返回值的，而且支持泛型。
@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
V call() throws Exception;
}
那一般是怎麼使用Callable的呢？Callable一般是配合線程池工具ExecutorService來使用的。我們會在後續章節解釋線程池的使用。這裏只介紹ExecutorService可以使用submit方法來讓一個Callable接口執行。它會返回一個Future，我們後續的程序可以通過這個Future的get方法得到結果。
這裏可以看一個簡單的使用demo：
// 自定義Callable
class Task implements Callable<Integer>{
@Override
public Integer call() throws Exception {
// 模擬計算需要一秒
Thread.sleep(1000);
return 2;
}
public static void main(String args[]){
// 使用
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
Task task = new Task();
Future<Integer> result = executor.submit(task);
// 注意調用get方法會阻塞當前線程，直到得到結果。
// 所以實際編碼中建議使用可以設置超時時間的重載get方法。
System.out.println(result.get());
}
}
輸出結果：
2
2.2 Future接口
Future接口只有幾個比較簡單的方法：
public abstract interface Future<V> {
public abstract boolean cancel(boolean paramBoolean);
public abstract boolean isCancelled();
public abstract boolean isDone();
public abstract V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
public abstract V get(long paramLong, TimeUnit paramTimeUnit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}
cancel方法是試圖取消一個線程的執行。
注意是試圖取消，並不一定能取消成功。因爲任務可能已完成、已取消、或者一些其它因素不能取消，存在取消失敗的可能。boolean類型的返回值是“是否取消成功”的意思。參數paramBoolean表示是否採用中斷的方式取消線程執行。
所以有時候，爲了讓任務有能夠取消的功能，就使用Callable來代替Runnable。如果爲了可取消性而使用 Future但又不提供可用的結果，則可以聲明 Future<?>形式類型、並返回 null作爲底層任務的結果。
2.3 FutureTask類
上面介紹了Future接口。這個接口有一個實現類叫FutureTask。FutureTask是實現的RunnableFuture接口的，而RunnableFuture接口同時繼承了Runnable接口和Future接口：
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
/**
* Sets this Future to the result of its computation
* unless it has been cancelled.
*/
void run();
}
那FutureTask類有什麼用？爲什麼要有一個FutureTask類？前面說到了Future只是一個接口，而它裏面的cancel，get，isDone等方法要自己實現起來都是非常複雜的。所以JDK提供了一個FutureTask類來供我們使用。
示例代碼：
// 自定義Callable，與上面一樣
class Task implements Callable<Integer>{
@Override
public Integer call() throws Exception {
// 模擬計算需要一秒
Thread.sleep(1000);
return 2;
}
public static void main(String args[]){
// 使用
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new Task());
executor.submit(futureTask);
System.out.println(futureTask.get());
}
}
使用上與第一個Demo有一點小的區別。首先，調用submit方法是沒有返回值的。這裏實際上是調用的submit(Runnable task)方法，而上面的Demo，調用的是submit(Callable<T> task)方法。
然後，這裏是使用FutureTask直接取get取值，而上面的Demo是通過submit方法返回的Future去取值。
在很多高併發的環境下，有可能Callable和FutureTask會創建多次。FutureTask能夠在高併發環境下確保任務只執行一次。這塊有興趣的同學可以參看FutureTask源碼。
注：
部分摘抄 深入淺出Java多線程， 這個系列目前一共20章~我已經看完了 ~側重點在解析原理，也貼心的補了簡單的案例以及圖文，
在實戰及案例一塊就需要自己去實踐了~ 得是真的很棒
原文簡介：
站在巨人的肩上，我們可以看得更遠。本書內容的主要來源有博客、書籍、論文，對於一些已經敘述得很清晰的知識點我們直接引用在本書中；對於一些沒有講解清楚的知識點，我們加以畫圖或者編寫Demo進行加工；而對於一些模棱兩可的知識點，本書在查閱了大量資料的情況下，給出最合理的解釋。
算是記錄一下自己的學習， 把好東西分享給更多人，素質三連😄