并发任务

并发类库

在关注并发前，我们需要了解一些相关概念。

线程与进程

运行在系统上的每个程序都是一个进程。一个进程可包含多个线程。进程和线程都表示一个逻辑控制流，即一种计算过程。进程独立占用管理物理资源，线程共享同一个进程中的物理资源和数据。可以采用多进程来实现程序的并发。CPU资源是固定的，CPU通过多线程的切换实现并发。即线程轮流执行一个时间片，实现多个任务同时执行。

多线程使用要考虑用户交互与计算资源。对于计算密集型程序，计算机线程切换带来的损失要小于多线程带来的好处。对于用户交互频繁的程序，利用多线程减少串行计算用户的等待时间，但这样会加大线程切换的损失。

内核线程：每个线程都由操作系统内核支持，系统开销大，充分发挥计算机并行计算的优势。

轻量级进程：建立在内核之上并由内核支持的用户线程，它是内核线程的高度抽象，与内核线程是一对一的线程模型，各种操作都需要系统调度，代价高，需要频繁在用户态和内核态切换。每个轻量级进程是独立的调度单元，不会影响整个进程的工作。

用户线程：用户线程存在于单一的进程之上。各种操作不需要内核的帮助，消耗低、高效。

Java线程的实现

Windows和linux版，JDK采用一条java线程映射到一条轻量级进程之中。

线程安全

当前线程操作的同时不会因为其它线程操作而产生不同的结果。

多线程任务

编写多线程程序一般有三种方法，Thread,Runnable,Callable.

java.util.concurrent
接口 Callable<V>

类型参数：

V - call 方法的结果类型

所有已知子接口：

JavaCompiler.CompilationTask

public interface Callable<V>

返回结果并且可能抛出异常的任务。实现者定义了一个不带任何参数的叫做 call 的方法。

Callable 接口类似于 Runnable，两者都是为那些其实例可能被另一个线程执行的类设计的。但是 Runnable 不会返回结果，并且无法抛出经过检查的异常。

Executors 类包含一些从其他普通形式转换成 Callable 类的实用方法。

Runnable和Callable的区别是，
(1)Callable规定的方法是call(),Runnable规定的方法是run().
(2)Callable的任务执行后可返回值，而Runnable的任务是不能返回值得
(3)call方法可以抛出异常，run方法不可以

(4)运行Callable任务可以拿到一个Future对象，Future 表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并获取计算的结果。计算完成后只能使用 get 方法来获取结果，如果线程没有执行完，Future.get()方法可能会阻塞当前线程的执行；如果线程出现异常，Future.get()会throws InterruptedException或者ExecutionException；如果线程已经取消，会跑出CancellationException。取消由cancel 方法来执行。isDone确定任务是正常完成还是被取消了。一旦计算完成，就不能再取消计算。如果为了可取消性而使用 Future 但又不提供可用的结果，则可以声明Future<?> 形式类型、并返回 null 作为底层任务的结果。Future接口的定义如下：

java.util.concurrent
接口 Future<V>

类型参数：

V - 此 Future 的 get 方法所返回的结果类型

所有已知子接口：

Response<T>, RunnableFuture<V>, RunnableScheduledFuture<V>, ScheduledFuture<V>

所有已知实现类：

FutureTask, SwingWorker

public interface Future<V>

Future 表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并获取计算的结果。计算完成后只能使用 get 方法来获取结果，如有必要，计算完成前可以阻塞此方法。取消则由 cancel 方法来执行。还提供了其他方法，以确定任务是正常完成还是被取消了。一旦计算完成，就不能再取消计算。如果为了可取消性而使用 Future 但又不提供可用的结果，则可以声明 Future<?> 形式类型、并返回 null 作为底层任务的结果。