Java并发基础——Thread

并发编程可以使我们将程序划分为多个分离的，独立运行的任务。通过多线程机制，这些独立任务都将由执行线程来驱动。在使用线程时，CPU将轮流给每个任务分配占用时间，每个任务都觉得自己在占用CPU，但实际上CPU时间是划分为片段分配给了所有任务。

定义任务

继承Thread类

我们可以继承Thread类，并重写run方法。

public class SimpleThread extends Thread {
    @Override
    public void run(){
        for(int i = 0; i < 5; i++){
            System.out.println(getName() + i);
        }
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        SimpleThread thread = new SimpleThread();
        thread.start();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

实现Runnable接口

当然，我们还可以实现Runnable接口，并实现run接口，然后提交给Thread实例。

public class Task implements Runnable{
    public void run(){
        for(int i = 0; i < 5; i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new Task());
        thread.start();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

Callable与Future

我们知道run方法是没有返回值的，也就意味着任务完成后无法获取结果，所以我们需要Callable接口来帮助我们返回任务结果，它和Runnable接口很相似，所以我们也需要实现Callable接口的call方法。而Future接口则用来获取异步计算结果的，我们对执行结果获取，取消，或者判断是否完成。但是Callable接口并没有继承Runnable，所以并不能直接提交给Thread实例，所以我们还需要FutureTask类，它同时实现了Runnable接口和Callable接口，我们可以用FutureTask包装Callable对象，再提交给Thread实例。

import java.util.concurrent.*;
 
public class TaskWithResult implements Callable<Integer> {
    public Integer call(){
        int total = 0;
        for(int i = 0; i < 100; i++){
            total += i;
        }
        return total;
    }
 
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException{
        RunnableFuture<Integer> task = new FutureTask<Integer>(new TaskWithResult());
        Thread thread = new Thread(task);
        thread.start();
        while (!task.isDone()){
            System.out.println(task.get().toString());
        }
    }
}

 后台线程

       后台线程，也叫守护线程，是指程序在运行的时候在后台提供一种通用服务的线程，并且这种线程并不属于程序中不可或缺的部分。所以，当所有非后台线程结束时，后台线程也会被结束，不管后台线程是否完成。而且，后台线程的子线程也是后台线程。

public class Daemon implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for(int i = 0; i < 10; i++){
            try{
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(i);
            }catch (InterruptedException e){
                System.out.println(e.getMessage());
            }
        }
    }
 
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
        Thread thread = new Thread(new Daemon());
        thread.setDaemon(true);
        thread.start();
        Thread.sleep(1000 * 5);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

这里要注意setDaemon方法必须要在start之前调用，才能将其设置为后台线程。

线程的生命周期

新建（new）

当线程被创建时，它只会短暂地处于这种状态。此时它已经分配了必须的系统资源，并执行了初始化。此刻线程已经有资格获得CPU时间了，之后调度器将把这个线程转变为可运行状态或阻塞状态。

就绪（Runnable）

在这种状态下，只要调度器把时间片分配给线程，线程就可以运行。也就是说，在任意时刻，线程可以运行也可以不运行。只要调度器能分配时间片给线程，它就可以运行，这不同于死亡和阻塞状态。

阻塞（Blocked）

线程能够运行，但有某个条件阻止它的运行。当线程处于阻塞状态时，调度器将忽略线程，不会分配给线程任何CPU时间。直到线程重新进入了就绪状态，它才有可能执行操作。

一个任务进入阻塞状态，可能有以下原因：

（1）通过调用sleep()使任务进入休眠状态，在这种情况下，任务在指定时间内不会运行。

（2）通过调用wait()使线程挂起。直到线程得到了notify()或notifyAll()消息，线程才会进入就绪状态。

（3）任务在等待某个输入/输出完成。

（4）任务试图在某个对象上调用其同步控制方法，但是对象锁不可用，因为另外一个任务已经获取了这个锁。

死亡（Dead）

处于死亡或终止状态的线程将不再是可调度的，并且再也不会得到CPU时间，它的任务已结束，或不再是可运行的。任务死亡的通常方式是从run()方法返回，但是任务的线程还可以被中断。

线程控制

线程优先级

线程的优先级将该线程的重要性传递给调度器。尽管CPU处理现有线程集的顺序是不确定的，但是调度器将倾向于让优先级最高的线程先执行。当然，这并不意味着优先权较低的线程将得不到执行（优先级不会导致死锁）。我们可以用getPriority()来读取现有线程的优先级，通过setPriority()来修改它。尽管JDK有10个优先级，但是它与多数操作系统都不能映射的很好。所以设置优先级时，一般使用MAX_PRIORITY、NORM_PRIORITY、MIN_PRIORITY三种级别。

休眠（Sleep）

在线程执行的过程中调用sleep方法让其休眠（也就是进入阻塞状态）。sleep会抛出InterruptedException。

public class Sleep {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("休眠开始");
        try{
            Thread.sleep(1000 * 2);
        }catch (InterruptedException e){
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        System.out.println("休眠结束");
    }
}

让步（Yield）

如果知道已经完成了run方法的循环的一次迭代过程中所需的工作，就可以给线程调度机制一个暗示：你的工作已经做的差不多了，可以让别的线程使用CPU了，这个

暗示将通过调用yeild作出，当然，这只是一种建议，没有任何机制保证它将会采纳。当线程切换出去后，只有优先级与当前线程相同，或优先级比当前线程更高的处于就绪的线程才会获得执行机会，因此完全有可能线程转入就绪后，调度器又将其调度出来重新执行。

Join
   join可以一个让线程等待另一个线程执行完成，调用线程将被阻塞，直到被join的线程执行完成。

public class Task implements Runnable{
    public void run(){
        for(int i = 0; i < 5; i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
        }
        try{
            Thread.sleep(1000);
        }catch (InterruptedException e){
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Thread thread = new Thread(new Task());
        thread.start();
        thread.join();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}