线程的四种创建方式

　　在JAVA中，用Thread类代表线程，所有线程对象，都必须是Thread类或者Thread类子类的实例。每个线程的任务就是执行一段顺序执行的代码，JAVA使用线程执行体来容纳这段代码。所以，我们创建线程时，主要是根据实际需求，编写放入线程执行体的代码。

一、继承Thread类创建线程

1、定义一个类继承Thread类，并重写Thread类的run()方法，run()方法的方法体就是线程要完成的任务，因此把run()称为线程的执行体

2、创建该类的实例对象，即创建了线程对象

3、调用线程方法的start方法来启动线程

代码实例：

public class Test extends Thread{
    private int i;
    public static void main(String[] args) {
        for(int j=0;j<50;j++){
            //获取当前线程
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+j);
            if(j==10){
                //启动第一个线程
                new Test().start();
                //启动第二个线程
                new Test().start();
            }
        }
    }

    public void run(){
        for(;i<100;i++){
            System.out.println(this.getName()+" "+i);
        }
    }
}

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如上图所示，有三个线程分别为main、Thread-0、Thread-1，线程的执行是抢占式的在没有设置优先级等的情况下。Thread-0 、Thread-1两个线程输出的成员变量 i 的值不连续（这里的 i 是实例变量而不是局部变量）。因为：通过继承Thread类实现多线程时，每个线程的创建都要创建不同的子类对象，导致Thread-0 、Thread-1两个线程不能共享成员变量 i 。

二、实现Runnable接口创建线程

1、定义Runnable接口的实现类，重写run()方法，run()方法的方法体就是线程要完成的任务

2、创建Runnable实现类的实例，并用这个实例作为Thread的target来创建Thread对象，这个Thread对象才是真正的线程对象

3、调用线程的run()方法来启动线程

public class Test implements Runnable {
    private int i;
    public static void main(String[] args) {
        for(int j=0;j<50;j++){
            //获取当前线程
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+j);
            if(j==10){
                Test test = new Test();
                //启动第一个线程
                new Thread(test).start();
                //启动第二个线程
                new Thread(test).start();
            }
        }
    }

    public void run(){
        for(;i<100;i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
        }
    }
}

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线程1和线程2输出的成员变量i是连续的，也就是说通过这种方式创建线程，可以使多线程共享线程类的实例变量，因为这里的多个线程都使用了同一个target实例变量。但是，当你使用我上述的代码运行的时候，你会发现，其实结果有些并不连续，这是因为多个线程访问同一资源时，如果资源没有加锁，那么会出现线程安全问题

三、实现Callable接口和Future创建线程

　　JAVA5提供了Future接口来代表Callable接口里call()方法的返回值，并为Future接口提供了一个FutureTask实现类，该类实现了Future接口，并实现了Runnable接口，所以FutureTask可以作为Thread类的target，同时也解决了Callable对象不能作为Thread类的target这一问题。
在Future接口里定义了如下几个公共方法来控制与它关联的Callable任务：

1、boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning)：试图取消Future里关联的Callable任务；

2、V get()：返回Callable任务里call()方法的返回值，调用该方法将导致程序阻塞，必须等到子线程结束以后才会得到返回值；

3、V get(long timeout, TimeUnit unit)：返回Callable任务里call()方法的返回值。该方法让程序最多阻塞timeout和unit指定的时间，如果经过指定时间后，Callable任务依然没有返回值，将会抛出TimeoutException异常；

4、boolean isCancelled()：如果Callable任务正常完成前被取消，则返回true；

5、boolean isDone()：如果Callable任务已经完成，则返回true；

创建启动线程步骤如下：

1、创建Callable接口实现类，并实现call()方法，该方法将作为线程执行体，且该方法有返回值，再创建Callable实现类的实例

2、使用FutureTask类来包装Callable对象，该FutureTask对象封装了该Callable对象的call()方法的返回值

3、使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动新线程

4、调用FutureTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //这里call()方法的重写是采用lambda表达式，没有新建一个Callable接口的实现类
        FutureTask<Integer> task =  new FutureTask<Integer>((Callable<Integer>)()->{
            int i = 0;
            for(;i < 50;i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
                        "  的线程执行体内的循环变量i的值为：" + i);
            }
            //call()方法的返回值
            return i;
        });

        for(int j = 0;j < 50;j++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
                    " 大循环的循环变量j的值为：" + j);
            if(j == 20) {
                new Thread(task,"有返回值的线程").start();
            }
        }

        try {
            System.out.println("子线程的返回值：" + task.get());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

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上述代码没有使用创建一个实现Callable接口的类，然后创建一个实现类实例的做法。因为，从JAVA8开始可以直接使用Lambda表达式创建Callable对象，所以上面的代码使用了Lambda表达式；call()方法的返回值类型与创建FutureTask对象时<>里的类型一致。

四、通过线程器ExecutorServices类

　　Executor框架的最大优点是把任务的提交和执行解耦。要执行任务的人只需把Task描述清楚，然后提交即可。这个Task是怎么被执行的，被谁执行的，什么时候执行的，提交的人就不用关心了。具体点讲，提交一个Callable对象给ExecutorService（如最常用的线程池ThreadPoolExecutor），将得到一个Future对象，调用Future对象的get方法等待执行结果就好了。Executor框架的内部使用了线程池机制，它在java.util.cocurrent 包下，通过该框架来控制线程的启动、执行和关闭，可以简化并发编程的操作。因此，在Java 5之后，通过Executor来启动线程比使用Thread的start方法更好，除了更易管理，效率更好（用线程池实现，节约开销）外，还有关键的一点：有助于避免this逃逸问题——如果我们在构造器中启动一个线程，因为另一个任务可能会在构造器结束之前开始执行，此时可能会访问到初始化了一半的对象用Executor在构造器中。

　　Executor接口中之定义了一个方法execute（Runnable command），该方法接收一个Runable实例，它用来执行一个任务，任务即一个实现了Runnable接口的类。ExecutorService接口继承自Executor接口，它提供了更丰富的实现多线程的方法，比如，ExecutorService提供了关闭自己的方法，以及可为跟踪一个或多个异步任务执行状况而生成 Future 的方法。可以调用ExecutorService的shutdown（）方法来平滑地关闭 ExecutorService，调用该方法后，将导致ExecutorService停止接受任何新的任务且等待已经提交的任务执行完成(已经提交的任务会分两类：一类是已经在执行的，另一类是还没有开始执行的)，当所有已经提交的任务执行完毕后将会关闭ExecutorService。因此我们一般用该接口来实现和管理多线程。

　　ExecutorService的生命周期包括三种状态：运行、关闭、终止。创建后便进入运行状态，当调用了shutdown（）方法时，便进入关闭状态，此时意味着ExecutorService不再接受新的任务，但它还在执行已经提交了的任务，当素有已经提交了的任务执行完后，便到达终止状态。如果不调用shutdown（）方法，ExecutorService会一直处在运行状态，不断接收新的任务，执行新的任务，服务器端一般不需要关闭它，保持一直运行即可。

Executors提供了一系列工厂方法用于创先线程池，返回的线程池都实现了ExecutorService接口。

newCachedThreadPool()	-缓存型池子，先查看池中有没有以前建立的线程，如果有，就 reuse.如果没有，就建一个新的线程加入池中 -缓存型池子通常用于执行一些生存期很短的异步型任务因此在一些面向连接的daemon型SERVER中用得不多。但对于生存期短的异步任务，它是Executor的首选。 -能reuse的线程，必须是timeout IDLE内的池中线程，缺省timeout是60s,超过这个IDLE时长，线程实例将被终止及移出池。注意，放入CachedThreadPool的线程不必担心其结束，超过TIMEOUT不活动，其会自动被终止。
newFixedThreadPool(int)	-newFixedThreadPool与cacheThreadPool差不多，也是能reuse就用，但不能随时建新的线程 -其独特之处:任意时间点，最多只能有固定数目的活动线程存在，此时如果有新的线程要建立，只能放在另外的队列中等待，直到当前的线程中某个线程终止直接被移出池子 -和cacheThreadPool不同，FixedThreadPool没有IDLE机制（可能也有，但既然文档没提，肯定非常长，类似依赖上层的TCP或UDP IDLE机制之类的），所以FixedThreadPool多数针对一些很稳定很固定的正规并发线程，多用于服务器 -从方法的源代码看，cache池和fixed 池调用的是同一个底层池，只不过参数不同: fixed池线程数固定，并且是0秒IDLE（无IDLE） cache池线程数支持0-Integer.MAX_VALUE(显然完全没考虑主机的资源承受能力），60秒IDLE
newScheduledThreadPool(int)	-调度型线程池 -这个池子里的线程可以按schedule依次delay执行，或周期执行
SingleThreadExecutor()	-单例线程，任意时间池中只能有一个线程 -用的是和cache池和fixed池相同的底层池，但线程数目是1-1,0秒IDLE（无IDLE）

　　一般来说，CachedTheadPool在程序执行过程中通常会创建与所需数量相同的线程，然后在它回收旧线程时停止创建新线程，因此它是合理的Executor的首选，只有当这种方式会引发问题时（比如需要大量长时间面向连接的线程时），才需要考虑用FixedThreadPool。

Executor执行Runnable任务

通过Executors的以上四个静态工厂方法获得 ExecutorService实例，而后调用该实例的execute（Runnable command）方法即可。一旦Runnable任务传递到execute（）方法，该方法便会自动在一个线程上

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
//        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
//        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for (int i = 0; i < 5; i++){
            executorService.execute(new Runnable(){
                public void run(){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程被调用了。");
                }
            });
            System.out.println("************* a" + i + " *************");
        }
        executorService.shutdown();
    }
}

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execute会首先在线程池中选择一个已有空闲线程来执行任务，如果线程池中没有空闲线程，它便会创建一个新的线程来执行任务。

Executor执行Callable任务

　　一类是实现了Runnable接口的类，一类是实现了Callable接口的类。两者都可以被ExecutorService执行，但是Runnable任务没有返回值，而Callable任务有返回值。并且Callable的call()方法只能通过ExecutorService的submit(Callable<T> task) 方法来执行，并且返回一个 <T>Future<T>，是表示任务等待完成的 Future。
　　

　　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而Callable又返回结果，而且当获取返回结果时可能会抛出异常。Callable中的call()方法类似Runnable的run()方法，区别同样是有返回值，后者没有。

　　当将一个Callable的对象传递给ExecutorService的submit方法，则该call方法自动在一个线程上执行，并且会返回执行结果Future对象。同样，将Runnable的对象传递给ExecutorService的submit方法，则该run方法自动在一个线程上执行，并且会返回执行结果Future对象，但是在该Future对象上调用get方法，将返回null。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        List<Future<String>> resultList = new ArrayList<Future<String>>();
        //创建10个任务并执行
        for (int i = 0; i < 10; i++){
            //使用ExecutorService执行Callable类型的任务，并将结果保存在future变量中
            Future<String> future = executorService.submit(new TaskWithResult(i));
            //将任务执行结果存储到List中
            resultList.add(future);
        }
        //遍历任务的结果
        for (Future<String> fs : resultList){
            try{
                while(!fs.isDone());//Future返回如果没有完成，则一直循环等待，直到Future返回完成
                System.out.println(fs.get());     //打印各个线程（任务）执行的结果
            }catch(InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }catch(ExecutionException e){
                e.printStackTrace();
            }finally{
                //启动一次顺序关闭，执行以前提交的任务，但不接受新任务
                executorService.shutdown();
            }
        }
    }
}

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

    public TaskWithResult(int id) {
        this.id = id;
    }
    public String call() throws Exception {
        System.out.println("call()方法被自动调用！！！    " + Thread.currentThread().getName());
        //该返回结果将被Future的get方法得到
        return "call()方法被自动调用，任务返回的结果是：" + id + "    " + Thread.currentThread().getName();
    }
}

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submit也是首先选择空闲线程来执行任务，如果没有，才会创建新的线程来执行任务。另外，需要注意：如果Future的返回尚未完成，则get（）方法会阻塞等待，直到Future完成返回，可以通过调用isDone（）方法判断Future是否完成了返回。

public ThreadPoolExecutor (int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue)

corePoolSize：线程池中所保存的线程数，包括空闲线程。

maximumPoolSize：池中允许的最大线程数。

keepAliveTime：当线程数大于核心数时，该参数为所有的任务终止前，多余的空闲线程等待新任务的最长时间。

unit：等待时间的单位。

workQueue：任务执行前保存任务的队列，仅保存由execute方法提交的Runnable任务。

五、四种创建方式对比

1、采用继承Thread类方式：

（1）优点：编写简单，如果需要访问当前线程，无需使用Thread.currentThread()方法，直接使用this，即可获得当前线程。
（2）缺点：因为线程类已经继承了Thread类，所以不能再继承其他的父类。

2、采用实现Runnable接口方式：

（1）优点：线程类只是实现了Runable接口，还可以继承其他的类。在这种方式下，可以多个线程共享同一个目标对象，所以非常适合多个相同线程来处理同一份资源的情况，从而可以将CPU代码和数据分开，形成清晰的模型，较好地体现了面向对象的思想。
（2）缺点：编程稍微复杂，如果需要访问当前线程，必须使用Thread.currentThread()方法。

3、Runnable和Callable的区别：　

　　(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，因为run方法本身没有抛出异常，所以自定义的线程类在重写run的时候也无法抛出异常
　　(4)运行Callable任务可以拿到一个Future对象，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，并检索计算的结果。通过Future对象可以了解任务执行情况，可取消任务的执行，还可获取执行结果。

4、线程池

　　前三种的线程如果创建关闭频繁会消耗系统资源影响性能，而使用线程池可以不用线程的时候放回线程池，用的时候再从线程池取，项目开发中主要使用线程池

start()方法用来，开启线程，但是线程开启后并没有立即执行，他需要获取cpu的执行权才可以执行
run()方法是由jvm创建完本地操作系统级线程后回调的方法，不可以手动调用（否则就是普通方法）

面试题：https://www.jianshu.com/p/3e88a5fe75f0

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