java:多线程基础之Runnable、Callable与Thread

java.lang包下有二个非常有用的东西：Runnable接口与Thread类，Thread实现了Runnable接口（可以认为Thread是Runnable的子类），利用它们可以实现最基本的多线程开发。

一、Runnable入门示例

public class RunnableDemo1 {

    public static void main(String[] args) {
        new Runnable() {
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("r1 -> i=" + i);
                }

            }
        }.run();

        new Runnable() {
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("r2 -> i=" + i);
                }
            }
        }.run();

    }

}

代码很简单，每个线程依次输出0-4这5个数字，运行结果：

r1 -> i=0
r1 -> i=1
r1 -> i=2
r1 -> i=3
r1 -> i=4
r2 -> i=0
r2 -> i=1
r2 -> i=2
r2 -> i=3
r2 -> i=4

二、向Runnable传递参数

实际应用中，线程开始处理前，通常会有一些初始参数，如果要传入参数，可以参考下面的方法，先定义一个Runnable的子类

package com.cnblogs.yjmyzz;

public class MyRunnable implements Runnable{
    
    private String name;
    private int max;
    
    public MyRunnable(String name,int max){
        this.name = name;
        this.max = max;
    }

    public void run() {
        for (int i = 1; i <= max; i++) {
            try {
                Thread.sleep(5);
                System.out.println(name + ".i=" + i);
            } catch (InterruptedException e) {                    
                e.printStackTrace();
            }                
        }            
    }
    
}

 然后这样使用：

package com.cnblogs.yjmyzz;

public class RunnableDemo2 {

    public static void main(String[] args) {
        
        new MyRunnable("A", 5).run();
        
        new MyRunnable("B", 5).run();
    }

}

运行结果：

A.i=1
A.i=2
A.i=3
A.i=4
A.i=5
B.i=1
B.i=2
B.i=3
B.i=4
B.i=5

三、利用Thread并行处理

刚才的二个例子，相当大家也发现了问题，虽然是有二个线程，但是始终是按顺序执行的，上一个线程处理完成前，下一个线程无法开始，这其实跟同步处理没啥二样，可以通过Thread类改变这种局面：

public class RunnableDemo3 {

    public static void main(String[] args) {

        Runnable r1 = new MyRunnable("A", 5);
        Runnable r2 = new MyRunnable("B", 5);
        
        Thread t1 = new Thread(r1);
        Thread t2 = new Thread(r2);
        
        t1.start();
        t2.start();
        
    }

}

Thread通过start方法，可以让多个线程并行处理，运行结果如下：

B.i=1
A.i=1
B.i=2
A.i=2
B.i=3
A.i=3
B.i=4
A.i=4
B.i=5
A.i=5

从输出结果上看，二个线程已经在并行处理了。

四、通过在线抢购示例理解资源共享

双十一刚过，每到这个时候，通常是狼多肉少，下面的OrderRunnable类模拟这种抢购情况，假设产品数只有10个，抢购的客户却有100个

package com.cnblogs.yjmyzz;

public class OrderRunnable implements Runnable{
    
    String taskName;
    
    public OrderRunnable(String taskName){
        this.taskName=taskName;
    }

    private int productNum = 10;

    private int customerNum = 100;

    public void run() {

        for (int i = 0; i < customerNum; i++) {
            if (productNum > 0) {
                try {
                    Thread.sleep(50);
                } catch (InterruptedException e) {                    
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(taskName + " -> order success!");
                productNum -= 1;
            }
        }

    }

}

现在想用二个线程来处理：

package com.cnblogs.yjmyzz;

public class RunnableDemo4 {

    public static void main(String[] args) {

        Runnable r1 = new OrderRunnable("A");
        Runnable r2 = new OrderRunnable("B");
        
        new Thread(r1).start();
        new Thread(r2).start();
        
    }

}

运行结果：

A -> order success!
B -> order success!
B -> order success!
A -> order success!
B -> order success!
A -> order success!
A -> order success!
B -> order success!
B -> order success!
A -> order success!
B -> order success!
A -> order success!
A -> order success!
B -> order success!
A -> order success!
B -> order success!
A -> order success!
B -> order success!
A -> order success!
B -> order success!

显然，这个结果不正确，只有10个产品，却生成了20个订单！

正确的做法，让多个Thread共同使用一个Runnable：

package com.cnblogs.yjmyzz;

public class RunnableDemo5 {

    public static void main(String[] args) {

        Runnable r1 = new OrderRunnable("A");        
        
        new Thread(r1).start();
        new Thread(r1).start();
        
    }

}

A -> order success!
A -> order success!
A -> order success!
A -> order success!
A -> order success!
A -> order success!
A -> order success!
A -> order success!
A -> order success!
A -> order success!
A -> order success!

五、ThreadPoolExecutor

如果有大量线程，建议使用线程池管理，下面是ThreadPoolExecutor的示例用法：

package com.cnblogs.yjmyzz;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class RunnableDemo7 {

    public static void main(String[] args) {        

        ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(2, 10, 1,
                TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(3));
        
        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            threadPool.execute(new MyRunnable("R"+i, 5));
        }

    }

}

运行结果：

R5.i=1
R0.i=1
R1.i=1
R5.i=2
R1.i=2
R0.i=2
R5.i=3
R1.i=3
R0.i=3
R5.i=4
R1.i=4
R0.i=4
R5.i=5
R0.i=5
R1.i=5
R2.i=1
R3.i=1
R4.i=1
R2.i=2
R3.i=2
R4.i=2
R2.i=3
R3.i=3
R4.i=3
R2.i=4
R4.i=4
R3.i=4
R2.i=5
R4.i=5
R3.i=5

agapple在ITeye上有一篇旧贴子，写得很好，推荐大家去看看，特别是下面这张图：

还有这篇 http://jiaguwen123.iteye.com/blog/1017636，也值得参考

六、ThreadPoolTaskExecutor
终于轮到我大Spring出场了，Spring框架提供了org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor类，可以用注入的形式生成线程池

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop"
    xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx" xmlns:jdbc="http://www.springframework.org/schema/jdbc"
    xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
    xsi:schemaLocation="
     http://www.springframework.org/schema/context http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-3.0.xsd
     http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.0.xsd
     http://www.springframework.org/schema/jdbc http://www.springframework.org/schema/jdbc/spring-jdbc-3.0.xsd
     http://www.springframework.org/schema/tx http://www.springframework.org/schema/tx/spring-tx-3.0.xsd
     http://www.springframework.org/schema/aop http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop-3.0.xsd"
    default-autowire="byName">

    <bean id="threadPoolTaskExecutor"
        class="org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor">
        <property name="corePoolSize" value="2" />
        <property name="maxPoolSize" value="10" />
        <property name="queueCapacity" value="1000" />
        <property name="keepAliveSeconds" value="15" />
        <property name="rejectedExecutionHandler">
            <bean class="java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$CallerRunsPolicy" />
        </property>
    </bean>

</beans>

配置好以后，就可以直接使用了

package com.cnblogs.yjmyzz;

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;

public class RunnableDemo8 {

    @SuppressWarnings("resource")
    public static void main(String[] args) {

        ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext(
                "spring.xml");
        ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor = applicationContext.getBean(
                "threadPoolTaskExecutor", ThreadPoolTaskExecutor.class);

        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            taskExecutor.execute(new MyRunnable("R" + i, 5));
        }

    }

}

七、FutureTask<T>

如果某些线程的处理非常耗时，不希望它阻塞其它线程，可以考虑使用FutureTask，正如字面意义一样，该线程启用后，马上开始，但是处理结果将在"未来"某一时刻，才真正需要，在此之前，其它线程可以继续处理自己的事情

package com.cnblogs.yjmyzz;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class RunnableDemo9 {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException,
            ExecutionException {

        FutureTask<String> task = new FutureTask<String>(
                new Callable<String>() {
                    public String call() throws InterruptedException {
                        System.out.println("FutureTask开始处理...");
                        Thread.sleep(1000);
                        return "hello world";
                    }
                });
        System.out.println("FutureTask准备开始...");
        new Thread(task).start();
        System.out.println("其它处理开始...");
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println("其它处理完成...");
        System.out.println("FutureTask处理结果：" + task.get());
        System.out.println("全部处理完成");
    }

}

二个注意点：

a) FutureTask使用Callable接口取得返回值，因为结果可能并不需要立刻返回，而是等到未来真正需要的时候，而Runnable并不提供返回值

b) FutureTask通过Thread的start()调用后，马上就开始处理，但并不阻塞后面的线程，在真正需要处理结果的时候，调用get()方法，这时如果FutureTask本身的处理尚未完成，才会阻塞，等待处理完成

刚才的运行结果：

FutureTask准备开始...
FutureTask开始处理...
其它处理开始...
其它处理完成...
FutureTask处理结果：hello world
全部处理完成

可以看到，“其它处理”并未被FutureTask阻塞，但FutureTask其实已经在后台处理了。