多线程的几种实现方式

线程是Java中的一个重要学习内容，有一段时间没用到，最近重温了一下。写点东西记录一下。

什么是线程？

线程是指程序在执行过程中，能够执行程序程序代码的一个执行单元。在Java语言中，线程有四种状态：运行、就绪、挂起和结束。

为什么要使用多线程

使用多哦线程可以减少程序的相应时间。
多CPU或多核计算机本身就具有执行多线程的能力。
与进程相比，线程的创建和切换开销更小。
使用多线程能简化程序的结构，使程序便于维护和理解。一个非常复杂的进程可以分成多个线程来执行。

基本的线程机制

在使用线程时，CPU将轮流给每个任务分配其占用时间。每个任务都觉得自己在一直占用着CPU,但事实上CPU时间是划分成片段分配给所有的任务。线程可以使你从这个层次抽身出来。
注意：当系统使用时间切片机制时，CPU轮流给每个任务分配时间，例如Windows（线程优先级和时间片轮转调度）操作系统。但有些操作系统采用FIFO模型，除非有高优先级的线程被唤醒，否则当前线程将一直运行，直至阻塞或终止。

如何实现Java多线程

继承Thread类，重写run()方法

Thread 本质上也是实现了Runnable接口的一个实例，它代表一个线程的实例，并且，
启动线程的唯一方法就是通过Thread类的start()方法。start()方法是一个native(本地)方法，它将启动一个新线程，并执行一个run()方法(Thread中提供的run()方法是一个空方法)。
这种方式通过自定义直接继承Thread，并重写run()方法，就可以启动新线程并执行自己定义的run()方法。
调用start()方法后并不是立即执行多线程代码，而是使得该线程变成可运行态，什么时候运行多线程是由CPU调度决定的

class MyThread extends Thread{
     public void run(){
         System.out.println("Thread body");
     }
 }
 public class Test{
     public static void main(String[] args){
         MyThread thread=new MyThread();
         thread.run();
     }
 }

实现Runnable接口，并实现该接口的run()方法

主要步骤：
1）自定义类并实现Runnable接口，并实现run()方法。
2）创建Thread对象，用实现Runnable接口的对象作为参数实例化该Thread对象。
3）调用Thread的start()方法。

class MyThread implements Runnable{
    public void run(){
        System.out.println("Thread body");
    }
}
public class Test{
    public static void main(String[] args){
        MyThread thread=new MyThread();
        Thread t=new Thread(thread);
        t.start();
    }
}

以上两种是实现多线程最常用的方法。
其实不管是通过继承Thread类还是通过使用Runnable接口来实现多线程的方法，最终还是通过Thread的对象的API来控制线程的。

实现Callable接口，重写call()方法

Callable接口实际上是属于Executor框架的功能类，Callable接口与Runnable接口的功能类类似，但提供了比Runnable更强大的功能，主要表现在以下三点：
1）Callable可以在任务结束后提供一个返回值，Runnable无法提供这个功能。
2）Callable中的call()方法可以抛出异常，而Runnable的run()方法无法抛出异常。
3）运行Callable可以拿到一个Future对象，Future对象表示异步计算的结果，可以使用Future来监视目标线程调用call()方法的情况，当调用Future的get()方法以获取结果时，当前线程就会阻塞，直到call()方法结束返回结果。

public class CallableAndFuture{
    //创建线程类
    public static class CallableTest implements Callable<String>{
        @Override
        public String call() throws Exception {
            return "欢迎来到我的博客！";
        }
    }

    public static void main(String[] args){
        ExecutorService threadPool= Executors.newSingleThreadExecutor();
        //启动线程
        Future<String> future=threadPool.submit(new CallableTest());
        try {
            System.out.println("waiting thread to finish");
            //等待线程结束，并获取返回结果
            System.out.println(future.get());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

上述程序的输出结果为：

以上3中方式中，前两种方式线程执行完后都没有返回值，只有最后一种带有返回值的，但是当需要使用多线程时，一般最好是使用实现Runnable接口的方式。
因为Thread类定义的多中方法可以被派生类使用或者重写。但是只有run()方法是必须被重写的，在run()方法中实现了这个线程的主要功能。