一、多线程实现了什么？
为了解决负载均衡问题,充分利用CPU资源.为了提高CPU的使用率,采用多线程的方式去同时完成几件事情而不互相干扰.为了处理大量的IO操作时或处理的情况需要花费大量的时间等等,比如:读写文件,视频图像的采集,处理,显示,保存等
二、多线程的使用
在java中，多线程得主要实现方式有四种：继承Thread类，实现Runnable接口、实现callable接口通过FutureTask包装器来创建Thread线程，使用ExecutorService、Callable、Future实现有返回结果的多线程。其中前两种方式线程执行完后都没有返回值，而后两种是带返回值的。除此之外，通过Timer启动定时任务，或者通过像Spring Task和quartz这样的第三方任务调度框架也可以开启多线程任务
1、继承Thread类创建线程
Thread类本质上也是实现了Runnable接口的一个实例，代表一个线程的实例。启动线程的唯一方法就是通过Thread类的start()实例方法。start()方法是一个native方法，它将启动一个新线程，并执行run()方法。这种方式实现多线程比较简单，通过继承Thread类并复写run()方法，就可以启动新线程并执行自己定义的run()方法。
public class ThreadDemo extends Thread {
public ThreadDemo(String name) {
// 设置当前线程的名字
this.setName(name);
}
@Override
public void run() {
System.out.println("当前运行的线程名为： " + Thread.currentThread().getName());
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 注意这里，要调用start方法才能启动线程，不能调用run方法
new ThreadDemo("MyThreadOne").start();
new ThreadDemo("MyThreadTwo").start();
}
}
输出结果：
当前运行的线程名为： MyThreadOne 当前运行的线程名为： MyThreadTwo
2、实现Runnable接口创建线程 由于Java是单继承机制，如果自己的类已经继承自另一个类，则无法再直接继承Thread类，此时，可以通过实现Runnable接口来实现多线程。
实现Runnable接口并实现其中的run方法，然后通过构造Thread实例，传入Runnable实现类，然后调用Thread的start方法即可开启一个新线程。
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("当前运行的线程名为： " + Thread.currentThread().getName());
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
MyRunnable runnable = new MyRunnable();
new Thread(runnable, "MyThreadOne").start();
new Thread(runnable, "MyThreadTwo").start();
}
}
输出结果：
当前运行的线程名为： MyThreadOne 当前运行的线程名为： MyThreadTwo
3、实现Callable接口通过FutureTask包装器来创建Thread线程
首先需要一个实现Callable接口的实例，然后实现该接口的唯一方法call逻辑，接着把Callable实例包装成FutureTask传递给Thread实例启动新线程。FutureTask本质上也实现了Runnable接口，所以同样可以用来构造Thread实例。
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.FutureTask;
public class MyCallable {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 创建线程任务，lambada方式实现接口并实现call方法
Callable<Integer> callable = () -> {
System.out.println("线程任务开始执行了...");
Thread.sleep(2000);
return 1;
};
// 将任务封装为FutureTask
FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(callable);
// 开启线程，执行线程任务
new Thread(task).start();
// ====================
// 这里是在线程启动之后，线程结果返回之前
System.out.println("线程启动之后，线程结果返回之前...");
// ====================
// 为所欲为完毕之后，拿到线程的执行结果
Integer result = task.get();
System.out.println("主线程中拿到异步任务执行的结果为：" + result);
}
}
运行结果：
线程启动之后，线程结果返回之前... 线程任务开始执行了... 主线程中拿到异步任务执行的结果为：1
4、使用ExecutorService、Callable、Future实现有返回结果的线程（线程池方式）
ExecutorService、Callable、Future三个接口都是属于Executor框架。可返回值的任务必须实现Callable接口。通过ExecutorService执行Callable任务后，可以获取到一个Future的对象，在该对象上调用get()就可以获取到Callable任务返回的结果了。
注意：Future的get方法是阻塞的，即：线程无返回结果，get方法会一直等待。
import java.util.ArrayList;
import java.util.Date;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
public class CreateThreadDemo4 {
@SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
System.out.println("---- 主程序开始运行 ----");
Date startTime = new Date();
int taskSize = 5;
// 创建一个线程池,Executors提供了创建各种类型线程池的方法，具体详情请自行查阅
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(taskSize);
// 创建多个有返回值的任务
List<Future> futureList = new ArrayList<Future>();
for (int i = 0; i < taskSize; i++) {
Callable callable = new MyCallable(i);
// 执行任务并获取Future对象
Future future = executorService.submit(callable);
futureList.add(future);
}
// 关闭线程池
executorService.shutdown();
// 获取所有并发任务的运行结果
for (Future future : futureList) {
// 从Future对象上获取任务的返回值，并输出到控制台
System.out.println(">>> " + future.get().toString());
}
Date endTime = new Date();
System.out.println("---- 主程序结束运行 ----，程序运行耗时【" + (endTime.getTime() - startTime.getTime()) + "毫秒】");
}
}
class MyCallable implements Callable<Object> {
private int taskNum;
MyCallable(int taskNum) {
this.taskNum = taskNum;
}
public Object call() throws Exception {
System.out.println(">>> " + taskNum + " 线程任务启动");
Date startTime = new Date();
Thread.sleep(1000);
Date endTime = new Date();
long time = endTime.getTime() - startTime.getTime();
System.out.println(">>> " + taskNum + " 线程任务终止");
return taskNum + "线程任务返回运行结果, 当前任务耗时【" + time + "毫秒】";
}
}
输出结果：
---- 主程序开始运行 ---- >>> 0 线程任务启动 >>> 1 线程任务启动 >>> 2 线程任务启动 >>> 3 线程任务启动 >>> 4 线程任务启动 >>> 0 线程任务终止 >>> 1 线程任务终止 >>> 0线程任务返回运行结果, 当前任务耗时【1001毫秒】 >>> 1线程任务返回运行结果, 当前任务耗时【1001毫秒】 >>> 4 线程任务终止 >>> 3 线程任务终止 >>> 2 线程任务终止 >>> 2线程任务返回运行结果, 当前任务耗时【1001毫秒】 >>> 3线程任务返回运行结果, 当前任务耗时【1001毫秒】 >>> 4线程任务返回运行结果, 当前任务耗时【1001毫秒】 ---- 主程序结束运行 ----，程序运行耗时【1009毫秒】
5、其他创建线程的方式
当然，除了以上四种主要的线程创建方式之外，也还有很多其他的方式可以启动多线程任务。比如通过Timer启动定时任务，或者通过像Spring Task和quartz这样的第三方任务调度框架也可以开启多线程任务，关于第三方任务调度框架的例子还请查询相关资料。
三、java中线程池得使用
1、为什么不适用 new Thread？
首先从我秉持的原则入手，“简洁优雅”。试想如果在一段代码中你需要创建很多线程，那么你就不停地调用 new Thread(…).start() 么？显然这样的代码一点也不简洁，也不优雅。初次之外这样的代码还有很多坏处：
每次都要新建一个对象，性能差； 建出来的很多个对象是独立的，缺乏统一的管理。如果在代码中无限新建线程会导致这些线程相互竞争，占用过多的系统资源从而导致死机或者 oom； 缺乏许多功能如定时执行、中断等。
从这些坏处很容易可以看出解决方法，那就是弄一个监管者来统一的管理这些线程，并将它们存到一个集合（或者类似的数据结构）中，而且还要动态地分配它们的任务。当然Java已经给我们提供好十分健全的东西来使用了，那就是线程池！
Java线程池 Java提供了一个工厂类来构造我们需要的线程池，这个工厂类就是 Executors 。这个类提供了很多方法，我们这里主要讲它提供的4个创建线程池的方法，即
newCachedThreadPool() newFixedThreadPool(int nThreads) newScheduledThreadPool(int corePoolSize) newSingleThreadExecutor()
newCachedThreadPool： 这个方法正如它的名字一样，创建一个可缓存的无界线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空线程，若无可回收，则新建线程。当线程池中的线程空闲时间超过60s，则会自动回收该线程，当任务超过线程池的线程数则创建新的线程，线程池的大小上限为Integer.MAX_VALUE,可看作无限大。
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
* 可缓存无界线程池测试
* 当线程池中的线程空闲时间超过60s则会自动回收该线程，核心线程数为0
* 当任务超过线程池的线程数则创建新线程。线程池的大小上限为Integer.MAX_VALUE，
* 可看做是无限大。
*/
public class newCachedThreadPool {
public static void main(String[] args) {
// 创建可缓存的无界线程池
ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool(); // 创建缓存线程池
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int index = i;
// 每次发布任务前等待一段时间，如1s
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 执行任务
cachedThreadPool.execute(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + index));
}
}
}
输出结果：
pool-1-thread-1:0 pool-1-thread-1:1 pool-1-thread-1:2 pool-1-thread-1:3 pool-1-thread-1:4 pool-1-thread-1:5 pool-1-thread-1:6 pool-1-thread-1:7 pool-1-thread-1:8 pool-1-thread-1:9
newFixedThreadPool(int nThreads)
创建一个指定大小的线程池，可以看到这个方法中带了一个参数，这个方法创建的线程池是定长的，这个参数就是线程池的大小。也就是说，在同一时间执行的线程数量只能是 nThreads 这么多，这个线程池可以有效的控制最大并发数从而防止占用过多资源。超出的线程会放在线程池的一个队列里等待其他线程执行完，它是一个无界队列
/**
* 创建固定线程数量的线程池测试
* 创建一个固定大小的线程池，该方法可指定线程池的固定大小，对于超出的线程会在LinkedBlockingQueue队列中等待
* 核心线程数可以指定，线程空闲时间为0
*/
public class newFixedThreadPool {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3); // 创建缓存线程池，大小为3
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int index = i;
// 每次发布任务前等待一段时间，如1s
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 执行任务
fixedThreadPool.execute(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + index));
}
}
}
输出结果：
pool-1-thread-1:0 pool-1-thread-2:1 pool-1-thread-3:2 pool-1-thread-1:3 pool-1-thread-2:4 pool-1-thread-3:5 pool-1-thread-1:6 pool-1-thread-2:7 pool-1-thread-3:8 pool-1-thread-1:9
可以看到我创建了一个大小为3的线程池，也就是说它支持的最大并发线程数是3，运行后发现这些数确实是3个3个为一组输出的。
合理得设置定长线程池是一件非常重要的事
从 Scheduled 大概可以猜出这个线程池是为了解决上面说过的第3个坏处，也就是缺乏定时执行功能。这个线程池也是定长的，参数 corePoolSize 就是线程池的大小，即在空闲状态下要保留在池中的线程数量。
而要实现调度需要使用这个线程池的 schedule() 方法 （注意这里要把新建线程池的返回类 ExecutorService 改成 ScheduledExecutorService 噢）
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class newScheduledThreadPool {
// 执行任务
public static void main(String[] args) {
// 注意！这里把 ExecutorService 改成了 ScheduledExecutorService ，否则没有定时功能
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(3); // 创建缓存线程池
for (int i = 0; i < 1; i++) {
final int index = i;
// 每次发布任务前等待一段时间，如1s
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 执行任务
scheduledThreadPool.schedule(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 我会在3秒后执行。"),
3, TimeUnit.SECONDS);
}
}
}
输出结果
pool-1-thread-1: 我会在3秒后执行。
newSingleThreadExecutor() 这个线程池就比较简单了，他是一个单线程池，只使用一个线程来执行任务。但是它与 newFixedThreadPool(1, threadFactory) 不同，它会保证创建的这个线程池不会被重新配置为使用其他的线程，也就是说这个线程池里的线程始终如一。
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class newSingleThreadExecutor {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor(); // 创建单线程池
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int index = i;
// 执行任务
singleThreadExecutor.execute(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + index);
// 模拟执行任务耗时1秒
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
}
}
}
输出结果
pool-1-thread-1:0 pool-1-thread-1:1 pool-1-thread-1:2 pool-1-thread-1:3 pool-1-thread-1:4 pool-1-thread-1:5 pool-1-thread-1:6 pool-1-thread-1:7 pool-1-thread-1:8 pool-1-thread-1:9
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