并发基础（Runnable、Thread、Executor）

     与顺序编程不同，并发使程序可以在“同一时间”执行多个操作。

     Java对并发编程提供了语言级别的支持。Java通过线程来实现并发程序。一个线程通常实现一个特定的任务，多个线程一起执行的时候就实现了并发。

     定义任务的最简单的方式就是实现Runnable接口。

public interface Runnable {
    public abstract void run();
3 }

     Runable只定义了一个run()方法。

     下面是一个监听用户输入的任务。

public class Monitor implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(
                System.in));
        while (true) {
            String str;
            try {
                str = reader.readLine();
                if (str.equals("quit")) {
                    return;
                } else {
                    System.out.println(str);
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }
}

     执行一个任务最简单的方式是把它交给一个Thread构造器。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Main Start");
        Thread task = new Thread(new Monitor());
        task.start();
        System.out.println("Main End");
    }
}

     执行上面的程序可以看到类似下面这样的结果：

     

     可以看到Main方法一次执行各语句到最后输出“Main End”，但Monitor依旧在运行，因为它在另一个线程中。

     除了Thread的方式，Java还提供了执行器Executor简化并发编程。

     Executor使用execute(Runnable command)方法执行一个任务，使用shutdown()方法防止新任务被提交给Executor，当前线程将继续执行shutdown()方法调用之前提交的任务。像这样：

public static void main(String[] args) {
    System.out.println("Use Executor...");
    ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
    exec.execute(new Monitor());
    exec.shutdown();
}

     Executor的详细内容见《Java Executor框架分析》。

 

     Runnable只是执行一个任务，但是并不能获取任务的执行结果（准确的说应该是run方法是一个void的方法，没有返回值）。如果希望获取任务的执行结果，那么可以选择实现Callable接口。

public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}

     它是一个接收泛型，且具有返回内容的“任务接口”。下面是一个通过Callable执行任务并获取返回结果的例子。

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException,
            ExecutionException {
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
        List<Future<String>> results = new ArrayList<Future<String>>();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            results.add(exec.submit(new TaskWithResult(i)));
        }
        exec.shutdown();
        for (Future<String> f : results) {
            System.out.println(f.get());
        }
    }
}

class TaskWithResult implements Callable<String> {
    private int id;

    public TaskWithResult(int id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    public String call() throws Exception {
        return "result of TaskWithResult#" + id;
    }
}

休眠

    Java线程调度是Java多线程的核心，只有良好的调度，才能充分发挥系统的性能，提高程序的执行效率。线程休眠是使线程让出CPU的最简单的做法之一。当线程休眠一定时间后，线程会苏醒，进入准备状态等待执行。

    Thread提供了两个sleep方法：Thread.sleep(long millis) 和Thread.sleep(long millis, int nanos)。

    线程可以通过休眠让出CPU的执行权限，但是这也是无法保证线程精确的执行次序的。下面是一个线程休眠的例子。

    枚举TimeUnit中也提供了sleep方法，可以通过它的实例去调用，如TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(timeout)。

 

package com.skyjoo.test;

public class SleepingTask {

    static class SimpleThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                System.out.println("Thread run" + i);
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                }
            }
        }
    }

    static class SimpleRunnable implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                System.out.println("Runnable run" + i);
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                }
            }
        }

    }
    public static void main(String[] args) {
        Thread simpleThread = new SimpleThread();
        Thread thread = new Thread(new SimpleRunnable());
        simpleThread.start();
        thread.start();
    }
}

Thread run0
Runnable run0
Runnable run1
Thread run1
Thread run2
Runnable run2
Thread run3
Runnable run3
Runnable run4
Thread run4   

    上面是运行结果。从运行结果中可以看出休眠可以让出执行权限，但是不能保证精确的执行顺序。
    枚举TimeUnit中也提供了sleep方法，可以通过它的实例去调用，如TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(timeout)。

让步

    如果已经完成了run()方法的循环和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：工作已经做的差不多了，可以让别的线程占用CPU。这个暗示是通过调用yield()方法实现的。这只是一个暗示，未必会被采用。当调用yield()时，也是在建议具有相同优先级的线程可以运行。

    任何重要的调度都不能依赖于yield()。

 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处理线程的顺序是不确定的，但是调度器将倾向于让优先级高的线程先执行。优先级较低的线程执行的频率较低。

    可以通过setPriority和getPriority来设置和获取线程的优先级。

    线程的优先级从1~10.超出这个值将报异常。

join()

    Waits for this thread to die. 

    这是Thread中对join()方法的注释。

    线程可以在其他线程之上调用join()方法，效果等同于等待一段时间直到第二个线程结束才继续执行。如在t1中调用t2.join()则需要t2线程执行完后继续执行t1线程。

    join()方法还有其他形式，如带上超时时间，这样目前线程在这段时间内没有结束join方法也能返回。（其实join()方法调用的是join(0)）

    join(long millis) 

    join(long millis, int nanos) 

    join()

守护进程

    所谓守护线程，也可以叫后台线程，是指在程序运行的时候后台提供一种通用服务的线程，并且这种线程不属于程序中不可或缺的部分（只要有非后台线程还在运行，程序就不会终止。main就是一个非后台线程）。

public class SimpleDaemons implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        try {
            while (true) {
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
                System.out.println(Thread.currentThread() + " " + this);
            }
        } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for(int i=0;i<10;i++){
            Thread daemon = new Thread(new SimpleDaemons());
                        // 必须在线程启动之前调用setDaemon方法
            daemon.setDaemon(true);
            daemon.start();
        }
        System.out.println("All daemons started");
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(175);
    }
}

All daemons started
Thread[Thread-8,5,main] com.skyjoo.test.SimpleDaemons@47b480
Thread[Thread-1,5,main] com.skyjoo.test.SimpleDaemons@1bf216a
Thread[Thread-2,5,main] com.skyjoo.test.SimpleDaemons@10d448
Thread[Thread-3,5,main] com.skyjoo.test.SimpleDaemons@6ca1c
Thread[Thread-6,5,main] com.skyjoo.test.SimpleDaemons@6ca1c
Thread[Thread-9,5,main] com.skyjoo.test.SimpleDaemons@e0e1c6
Thread[Thread-7,5,main] com.skyjoo.test.SimpleDaemons@19b49e6
Thread[Thread-4,5,main] com.skyjoo.test.SimpleDaemons@47b480
Thread[Thread-0,5,main] com.skyjoo.test.SimpleDaemons@156ee8e
Thread[Thread-5,5,main] com.skyjoo.test.SimpleDaemons@156ee8e

    注意观察main中的sleep(175)，如果设置成更长的时间将看到更多的输出结果，因为每个线程都在不断的输出结果。一旦main结束了，就没有非后台线程了，所以程序就终止了，所以就不会在有输出了。如果main中设置的sleep之间为0将看不到线程输出的结果，因为程序会马上结束掉。

    注意：可以通过isDaemon方法判断一个线程是否是后台线程。由后台线程创建的任何线程都将自动设置为后台线程。