深入学习 Java concurrent - 多线程

我觉得要清理一下关于进程和线程的基本概念。

首先就是进程。

什么是进程呢？简单的说就是cpu的一个执行过程，在这个过程中，os为它分配独立的内存空间，这样就保证不被别的进程影响。单任务的os就是说多个进程间只能顺序的执行，也就是说多个事情只能一件一件的做。那么多任务的os支持多个进程交叉同时执行。为什么要这样呢？学过统筹方法吗？如果没有，你是不是经常同事做两件事情？比如在打开电脑的同时，你在吃早点。cpu也是一样的，比如当cpu通过打印机打印的时候，让打印机自己忙去，cpu还可以同时干点别的事情。这样就理解多进程的原因了。


那么什么是多线程呢？

线程也是一个执行过程，只是比进程的粒度更小。在一个进程中可以同时多个线程交叉进行。不同的是，线程并没有向进程那样享有单独的地址空间，而是给你共享这个进程所在的地址空间。

那么为什么还要划分比进程粒度更小的执行过程呢？
在现在os中，支持线程调度，那么线程就成了任务调度的单位。不过进程确实资源分配的单位。
多进程系统可以同时运行多个进程，但是每一个进程只能有一个线程。多线程系统允许运行多个线程，但是统一进程内的所有的线程共享相同的地址空间和系统资源。

不管多进程也好，多线程也好都是为了并发。并发的好处除了加快处理任务外，还有一个好处就是为了更好的设计。比如当你copy文件的时候，你不想copy了，你可以中途取消，这就是并发带来的好处，这个需求是很简单直观的，但如果没有并发技术的支持，在计算机技术里面是很难实现的。没有并发，计算机就会变的一根筋。

在Java里面又是怎么做的呢？
首先，既然是多任务同时进行，得先定义任务。在Java里面定义一个任务很简单，只要让这个类实现Runnable 接口。同时实现这个接口的唯一的一个run()方法。这个有点类似command模式。在run方法里面定义这个任务要完成的事情。

public class HelloTask implements Runnable {
	@Override
	public void run() {
		System.out.println("I am a task running");
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		HelloTask task =  new HelloTask();
		task.run();
                System.out.println("I am in main");
	}
}

你肯定知道输出是什么，这里句话肯定会顺序输出：

引用

I am a task running
I am in main

这个Runnable接口实在没有什么特别的：

public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

你看，和普通的接口有什么区别？在main方法里面调用，就和一般的类没有什么区别。只是它总是和多线程绑在一起，才显得神秘。既然没有什么特别的，那就怎么让它实现并发呢？那就得把这个task挂在一个线程上：

public class HelloTask implements Runnable {
	@Override
	public void run() {
		System.out.println("I am a task running");
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		HelloTask task =  new HelloTask();
		Thread t = new Thread(task);
		t.start();
		System.out.println("I am in main");
	}
}

你认为上面的代码会输出什么？

引用

I am in main
I am a task running

这两句话，不一定哪个先输出。这就是并发导致的，当调用start方法的时候，就会启动一个新的线程和当前正在运行的主线程并发执行，他们会争抢cpu，看谁快。所以输出的顺序无法预知。
你因该注意到了，在构造Thread的时候我们把task传给了他，那时因为它接收Runnable接口。他会在start方法之后调用这个参数对象的run方法。这是不是command模式？
所以说，任何类都可以放在Thread里面去并发运行，只要实现Runnable接口，编写自己的run方法，高速线程，你想干什么。说道这里视乎线程也没有那么什么了，只是他会并发的调用task的run方法。
从Jdk5以后，jdk给我们提供过来更方便的多线程实现工具包java.util.concurrent提供了一些有用的并发编程框架和工具类。

Executor
执行器，是一个简单的标准化的接口，提供线程似的子系统，比如线程池，异步IO以及轻量级的任务框架。

public class HelloTask implements Runnable {
	private static int taskCount = 0;
	private final int id = taskCount++;

	@Override
	public void run() {
		System.out.println("I am a task running: " + id);
	}

	public static void main(String[] args) {
		ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			exec.execute(new HelloTask());
		}
                exec.shutdown();
		System.out.println("I am in main");
	}
}

有了这个包，你不用再自己管理Thread的生命周期。而是托管给ExecutorService。ExecutorService可以帮你调度并发任务，你只要调用它的execute方法，你一下他的execute方法，也是按照Command模式设计的。ExecutorService 也是一个接口，并且实现了Executor接口。除了包含Executor方法外，ExecutorService 还定义了其他一些方法：

public interface ExecutorService extends Executor {
    void shutdown();
    <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
    <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks)
        throws InterruptedException;
    ...
}
public interface Executor {
    void execute(Runnable command);
}

Executors是一个静态工厂类，提供了很多创建各种ExecutorService的工厂方法。

线程池
如果某些资源的创建比较费劲，也就耗费时间和资源，那就得考虑用pool也就是池来保存一些预先创建好的资源，用的时候拿来用，用完放回去。典型的有jdbc连接池。线程池也算一个。
Executors就提供了各种各项的线程池共你选择：
1. CachedThreadPool
这种线程池会不停的为你创建新的线程，只要当前pool里面没有可用的。这个其实很危险，很容易耗尽你的资源。
2. FixedThreadPool
这个线程池的策略是为你保持指定大小的线程数，这个还算比较好控制，任务比线程数多的时候就排队等候。
3. SingleThreadExecutor
其实就是固定大小为一的FixedThreadPool。这个策略也很有用。当你只想用一个线程完成一系列任务的时候，就可以用它为你维护你可以任务队列，他会帮你一次顺序调用。完成一件，在做下一件。