本文轉載自微信公眾號「我是開發(fā)者FTD」，作者FTD。轉載本文請聯(lián)系我是開發(fā)者FTD公眾號。

我們在學習軟件開發(fā)時，多線程，高并發(fā)是一個必不可少的知識點，也是在面試時必會問到的內(nèi)容，為了讓大家對多線程，高并發(fā)編程有個清晰認識，特地組織了一個專欄來專門介紹一下，希望能對大家有一些幫助。

線程簡介

線程是程序運行的基本執(zhí)行單元。當操作系統(tǒng)(不包括單線程的操作系統(tǒng)，如微軟早期的DOS)在執(zhí)行一個程序時，會在系統(tǒng)中建立一個進程，而在這個進程中，必須至少建立一個線程(這個線程被稱為主線程)來作為這個程序運行的入口點。因此，在操作系統(tǒng)中運行的任何程序都至少有一個主線程。

進程和線程是現(xiàn)代操作系統(tǒng)中兩個必不可少的運行模型。在操作系統(tǒng)中可以有多個進程，這些進程包括系統(tǒng)進程(由操作系統(tǒng)內(nèi)部建立的進程)和用戶進程(由用戶程序建立的進程);一個進程中可以有一個或多個線程。進程和進程之間不共享內(nèi)存，也就是說系統(tǒng)中的進程是在各自獨立的內(nèi)存空間中運行的。而一個進程中的線可以共享系統(tǒng)分派給這個進程的內(nèi)存空間。

在進一步介紹之前，我們先來了解一些基本概念，以幫助大家更快速的理解。

基本概念

進程

進程是操作系統(tǒng)中正在執(zhí)行的不同的應用程序，例如：我們可以同時打開微信和QQ，甚至更多的程序。

在操作系統(tǒng)中運行的程序就是進程，進程就是執(zhí)行程序的一次執(zhí)行過程，它是一個動態(tài)的概念式系統(tǒng)資源分配的單位

通常在一個進程中可以包含若干個線程，當然一個進程中至少有一個線程，不然沒有存在的意義，線程是CPU調(diào)度和執(zhí)行的單位

線程

線程是一個應用程序進程中不同的執(zhí)行路徑，例如：我們的WEB服務器，能夠為多個用戶同時提供請求服務。

進程是不活潑的，進程從來不執(zhí)行任何東西，它只是線程的容器。線程總是在某個進程環(huán)境中創(chuàng)建的，而且它的整個生命周期都在該進程中。

在一個進程中，如果創(chuàng)建了多個線程，線程的運行是由調(diào)度器安排調(diào)度的，調(diào)度器是與操作系統(tǒng)緊密相關的，先后順序是不能人為干預的

多線程

多線程擁有多條執(zhí)行路徑，「主線程與子線程并行交替執(zhí)行」(普通方法只有主線程一條路徑)，對同一份資源操作時，會存在資源搶奪的問題，這時就需要加入并發(fā)控制了。

一個Java應用程序，至少有三個線程: main()主線程， gc()垃圾回收線程，異常處理線程。當然如果發(fā)生異常，會影響主線程。

多線程程序的優(yōu)點:

• 提高應用程序的響應。對圖形化界面更有意義，可增強用戶體驗。同時做多個事情。比如：一邊聽歌、一邊寫代碼。
• 提高計算機系統(tǒng)CPU的利用率。不過線程也會帶來額外的開銷，如CPU調(diào)度時間，并發(fā)控制帶來的系統(tǒng)開銷。
• 改善程序結構。將既長又復雜的進程分為多個線程，獨立運行，利于理解和修改。

何時需要多線程?

程序需要同時執(zhí)行兩個或多個任務。

需要一些后臺運行的程序時，比如:Java后臺運行的GC線程。

創(chuàng)建線程

Java中創(chuàng)建線程有四種方式，我們下面依次介紹一下。

1、繼承 Thread 類

(1)定義Thread類的子類，并重寫該類的run方法，該run方法的方法體就代表了線程要完成的任務。因此把run()方法稱為執(zhí)行體。

(2)創(chuàng)建Thread子類的實例對象，即創(chuàng)建了一個線程對象。

(3)調(diào)用該線程對象的start()方法來啟動該線程。

示例代碼：

public class MyThread extends Thread { 
 
    // 總票數(shù) 
    public int count = 10; 
 
    @Override 
    public void run() { 
        // 當還有票時就繼續(xù)售賣 
        while (count > 0) { 
            // 剩余票數(shù) 
            count--; 
            System.out.println( 
                    Thread.currentThread().getName() + "售賣第 " + (10 - count) + " 張票,當前剩余票數(shù): " + count); 
        } 
    } 
 
    public static void main(String[] args) { 
        MyThread myThread = new MyThread(); 
        myThread.start(); 
    } 
} 

2、實現(xiàn)Runnable接口

(1)定義Runnable接口的實現(xiàn)類，并重寫該接口的run()方法，該run()方法的方法體同樣是該線程的線程執(zhí)行體。

(2)創(chuàng)建 Runnable實現(xiàn)類的實例對象，并將該實例作為Thread的target來創(chuàng)建一個Thread對象，該Thread對象才是真正的線程運行對象。

(3)調(diào)用該線程對象的start()方法來啟動線程。

示例代碼：

public class MyRunableThread implements Runnable { 
 
    // 總票數(shù) 
    public int count = 10; 
 
    @Override 
    public void run() { 
        // 當還有票時就繼續(xù)售賣 
        while (count > 0) { 
            // 剩余票數(shù) 
            count--; 
            System.out.println( 
                    Thread.currentThread().getName() + "售賣第 " + (10 - count) + " 張票,當前剩余票數(shù): " + count); 
        } 
    } 
 
    public static void main(String[] args) { 
        MyRunableThread myRunableThread = new MyRunableThread(); 
        Thread myThread = new Thread(myRunableThread); 
        myThread.start(); 
    } 
} 

「Thread 和 Runnable 的區(qū)別」

上述兩種方法是大家最常見到的兩種創(chuàng)建線程的方法，也常常會被問到兩種方式創(chuàng)建線程的區(qū)別，下面簡單總結了一下：

「繼承 Thread 類」

子類繼承 Thread 類具備多線程能力

啟動線程：子類線程對象調(diào)用 .start()方法

不建議使用：避免 OOP 單繼承局限性

「實現(xiàn)接口 Runnable」

• 具有多線程能力
• 啟動線程：傳入目標對象 + Thread對象調(diào)用.start()方法
• 推薦使用：避免單繼承局限性，方便同一個對象被多個線程使用

另外，在使用線程池時只能放入實現(xiàn)Runable或Callable類線程，不能直接放入繼承Thread的類

3、實現(xiàn)Callable接口

(1)創(chuàng)建Callable接口的實現(xiàn)類，并實現(xiàn)call()方法，該call()方法將作為線程執(zhí)行體，并且有返回值。

(2)創(chuàng)建Callable實現(xiàn)類的實例，使用FutureTask類來包裝Callable對象，該FutureTask對象封裝了該Callable對象的call()方法的返回值。

(3)使用FutureTask對象作為Thread對象的target創(chuàng)建并啟動新線程。

(4)調(diào)用FutureTask對象的get()方法來獲得子線程執(zhí)行結束后的返回值。

示例代碼：

public class MyCallableThread implements Callable<String> { 
 
    // 總票數(shù) 
    private int count = 10; 
 
    @Override 
    public String call() throws Exception { 
        // 當還有票時就繼續(xù)售賣 
        while (count > 0) { 
            // 剩余票數(shù) 
            count--; 
            System.out.println( 
                    Thread.currentThread().getName() + "售賣第 " + (10 - count) + " 張票,當前剩余票數(shù): " + count); 
        } 
        return "票已售完"; 
    } 
 
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException { 
        Callable<String> callable = new MyCallableThread(); 
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(callable); 
        Thread myThread = new Thread(futureTask); 
        myThread.start(); 
        // 打印返回結果 
        System.out.println(futureTask.get()); 
    } 
} 

「Runnable和Callable的區(qū)別：」

Callable規(guī)定的方法是call()，Runnable規(guī)定的方法是run()。

Callable的任務執(zhí)行后可返回值，而Runnable的任務是不能有返回值。

call方法可以拋出異常，run方法不可以。

4、線程池

Java默認提供了五種線程池，通過Executors創(chuàng)建，分別為：

• 「newCachedThreadPool」 創(chuàng)建一個可緩存線程池，如果線程池長度超過處理需要，可靈活回收空閑線程，若無可回收，則新建線程。
• 「newFixedThreadPool」 創(chuàng)建一個定長線程池，可控制線程最大并發(fā)數(shù)，超出的線程會在隊列中等待。
• 「newScheduledThreadPool」 創(chuàng)建一個定長線程池，支持定時及周期性任務執(zhí)行。
• 「newSingleThreadExecutor」 創(chuàng)建一個單線程化的線程池，它只會用唯一的工作線程來執(zhí)行任務，保證所有任務按照指定順序(FIFO, LIFO, 優(yōu)先級)執(zhí)行。
• 「newWorkStealingPool」 創(chuàng)建一個具有搶占式操作的線程池，由于能夠合理的使用CPU進行對任務操作(并行操作)，所以適合使用在很耗時的任務中。

示例代碼：

public class MyThreadPool implements Runnable { 
 
    // 總票數(shù) 
    public int count = 10; 
 
    @Override 
    public void run() { 
        // 當還有票時就繼續(xù)售賣 
        while (count > 0) { 
            // 剩余票數(shù) 
            count--; 
            System.out.println( 
                    Thread.currentThread().getName() + "售賣第 " + (10 - count) + " 張票,當前剩余票數(shù): " + count); 
        } 
    } 
 
    public static void main(String[] args) { 
        ExecutorService ex = Executors.newFixedThreadPool(5); 
        MyThreadPool t = new MyThreadPool(); 
        ex.submit(t); 
        ex.shutdown(); 
    } 
} 

關于線程池，后續(xù)會有單獨文章給大家詳細介紹。

通過以上的內(nèi)容，希望大家可以對線程有個初步的認識，相關示例代碼，稍后整理后我會上傳到GitHub上，也請大家留意我們的后續(xù)文章。