Java多线程

在学习多线程前，需要知道为啥要用多线程，多线程的优点是什么？
使用多任务操作系统（windows,ios）等，都可以最大限度的利用CPU空闲时间来出来其他任务，比如一边让操作系统处理打印机正在打印的数据，一边使用Word编辑文档。而CPU在这些任务之间不停的切换，由于切换的速度非常快，给使用者感受这些任务都是在同时运行。所以使用多线程，可以在同一时间处理多个任务，使系统的运行效率大大提升。

线程一个最大的特点：随机性。线程什么时候获得执行权是随机的。

Java多线程的创建方式有四种：继承Thread类、实现Runnable接口、实现Callable接口通过FutureTask包装器来创建有返回值的Thread线程、使用ExecutorService、Callable、Future实现有返回结果的多线程。

1. 继承Thread类创建多线程
将类声明为 Thread 的子类。该子类应重写 Thread 类的 run 方法。接下来可以分配并启动该子类的实例，通过Thread类的start()方法启动线程，start()方法是个本地方法。

public class MyThread extends Thread{    @Override    public void run() {        System.out.println(getName());    }    public static void main(String[] args) {        MyThread myThread1 = new MyThread();        MyThread myThread2 = new MyThread();        myThread2.start();        myThread1.start();    }}

如果一个线程多次调用会报：IllegalThreadStateException。

2. 实现Runnable接口创建多线程
继承Thread类开发多线程应用程序是有局限性的，因为Java是单根继承，不支持多根继承。所以为了改变这种限制，可以通过实现接口的方式实现多线程。
如果一个类型已经继承了其他类型，就可以通过实现Runnable接口来实现。

public class MyRunnable implements Runnable{    @Override    public void run() {        System.out.println(Thread.currentThread().getName());    }    public static void main(String[] args) {        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();        Thread thread = new Thread(myRunnable);        Thread thread2 = new Thread(myRunnable);        thread.start();        thread2.start();    }}

实现了Runnable接口的类，启动新线程的时候，就要将该实例作为参数传递给Thread的构造方法，通过创建Thread实例启动新线程。
看JDK源码是如何通过Thread实例启动实现了Runnable接口的线程。Thread类中部分代码：

private Runnable target;public Thread(Runnable target) {    init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);}private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,                      long stackSize) {    ...    this.target = target;    ...}public void run() {    if (target != null) {        target.run();    }}

我们发现Thread有个带Runnable类型参数的构造方法，通过这个构造方法就可以给Thread类中的target初始化值。通过这个构造方法创建一个新线程，调用start()方法启动线程的时候，就调用Thread类型的run()方法，此时target不为null，所以调用的是Runnable接口实现类的run()方法。

Thread类的构造方法不光可以传入Runnable接口的对象，还可以传入一个Thread对象，这样完全可以将一个Thread对象的run()方法交给其他线程进行调用。

3. 实现Callable接口
实现Callable接口，复写call()方法，该方法有返回值，根据指定实现Callable接口时的泛型锁定。
创建Callable接口实现类的实例，通过FutureTask包装该实例。然后将FutureTask实例通过参数传递给Thread类的构造方法，创建新的线程，通过调用Thread类的start()方法启动线程。
可以通过FutureTask类的get()方法获取call()方法返回值。

public class MyCallable implements Callable<String>{    @Override    public String call() throws Exception {        String name = Thread.currentThread().getName();        return name;    }    public static void main(String[] args)             throws InterruptedException, ExecutionException {        MyCallable myCallable = new MyCallable();        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<String>(myCallable);        Thread thread = new Thread(futureTask);        thread.start();        System.out.println(futureTask.get());    }}

看JDK源码可以知道，FutureTask实现了Runnable接口，所以可以将FutureTask作为实例传递给Thread类构造方法。

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {    /**     * Sets this Future to the result of its computation     * unless it has been cancelled.     */    void run();}public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {    ...}

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。

public class MyExecutor implements Callable<Object>{    @Override    public Object call() throws Exception {        return Thread.currentThread().getName();    }    @SuppressWarnings("rawtypes")    public static void main(String[] args)             throws InterruptedException, ExecutionException {        // 创建容量为3的定长线程池        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(3);        // 创建有多个返回值的任务        List<Future> futures = new ArrayList<Future>();        for (int i = 0; i < 3; i++) {            Future<Object> future = pool.submit(new MyExecutor());            futures.add(future);        }        // 关闭线程池        pool.shutdown();        // 获取返回值        for (Future future : futures) {            System.out.println(future.get());        }    }}