多线程基础

作者简介：大家好，我是smart哥，前中兴通讯、美团架构师，现某互联网公司CTO

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多线程向来是面试的重灾区，它真的很难。一般来说，普通的开发人员很少有机会能直接写多线程，一般都是使用封装好的工具类或者JDK提供的API，但并不意味着我们可以不用了解多线程。

学习多线程的好处至少有两点：

应付面试
深入理解并发编程，帮助我们更好地使用JDK提供的锁及JUC工具包

今天我们再来强化一下多线程的基础知识。

线程类与任务类

我在初学多线程时，也感到云里雾里，后来才发现自己一开始就把一些概念搞错了！很多博客或者视频每次都会说“实现”多线程的方式有3种：Thread、Runnable和Callable，其实我个人是不太认同这种说法的。Thread是线程类，另外两个是任务类，不是一类事物啊！

也即是说，JDK看似提供了很多和多线程相关的类，实际上有且仅有Thread类能通过start0()方法向操作系统申请线程资源（本地方法）。

线程池只是对Thread的复用，两者本质上可以归为一类，这里暂且不讨论

另外，JVM的线程和操作系统的线程是一一对应的，当我们new一个Thread对象并调用start()方法后，JVM的Thread对象就与系统底层的一个线程资源绑定了。

而Runnable和Callable并不会产生线程，仅仅用于包裹待执行的任务。如果没有线程或线程池去执行，它们只不过是一坨普通的代码。

为了让Thread和Runnable/Callable产生关联，通常需要我们手动进行“组合”（Thread只能接收Runnable，Callable要使用线程池，后面再介绍）：

new Thread(() -> {// 把任务包裹在Runnable任务类中，通过构造参数传入ThreadSystem.out.println("待执行任务");
}).start();

但实际开发中，大家肯定也见过这种写法：

new Thread() {@Overridepublic void run() {// 直接重写Thread的run()，把待执行的任务放里面System.out.println("待执行任务");}
}.start();

注意，上面这种写法可不是传入Runnable/Callable，而是采用匿名类的方式重写了Thread自己的run()。

总结一下，要想让多线程执行一个任务，大致有以下几种做法：

线程与任务不分离

- 重写Thread的run()，把任务直接塞到Thread内部，执行路径是：JVM线程-->Thread#run()

线程与任务分离（推荐）

- 把任务塞到Runnable，丢入Thread里，执行路径是：JVM线程-->Thread#run()-->target.run()
- 把任务塞到Runnable/Callable，丢到线程池里，屏蔽内部细节，省心省力

注意，当Thread#start()向操作系统申请线程后，线程的执行入口始终是Thread#run()，而不是Runnable/Callable的run()

到这里，我们替大家扫清了一些繁杂的概念，只需记住Java创建多线程有且仅有一种方式：Thread！无论是直接通过new Thread().start()，或是通过线程池，底层其实都是Thread在向操作系统申请资源，而且新线程启动后，会找到原来的Thread，从它的run()方法开始执行。

任务代码是如何被执行到的？

上面提到过，如果需要多线程帮我们执行任务，一般有3种方式：

重写Thread#run()
将任务包装成Runnable，丢入Thread
将任务包装成Runnable/Callable，丢入线程池

那么，为什么我把代码放在这些指定的地方，线程就能执行到呢？

其实代码的执行顺序，说到底也是人为设计、编排的，只不过Thread、线程池等设计得更为精妙。整个过程就像一条流水线，从上游到下游，我们只要把商品放入指定的地方，最终就会被封口、打包并装箱。

这里主要介绍方式1、2的原理，线程池的执行原理后面会介绍。Thread是如何执行任务的呢？关键在于Thread#run()：

Thread#start()的作用是向操作系统申请线程资源，当操作系统分配好线程资源，并且当前线程得到CPU执行权时，执行的入口一定是Thread#run()。

那么线程执行run()时，会发生什么呢？

如果我们重写了Thread#run()，就会执行我们重写的方法（任务和线程不分离）
如果我们没有重写Thread#run()

- target为null，run()为空，直接结束
- target不为null，就会执行target的run()。而target就是我们通过Thread构造器传入的Runnable对象

所以，如果不重写Thread#run()，就一定要传入任务类（target），否则新建的Thread无任务可执行，就浪费了

最后，再来回顾一下让线程执行指定任务的几种常见方式：

public class AsyncAndWaitTest {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {// 方式1：重写Thread#run()Thread thread = new Thread() {@Overridepublic void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "========>正在执行");}};thread.start();// 方式2：构造方法传入Runnable实例new Thread(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "========>正在执行");}).start();// 方式3：线程池 + Callable/Runnable，这里以Callable为例ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();Future<String> submit = executorService.submit(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "========>正在执行");Thread.sleep(3 * 1000L);return "success";});String result = submit.get();System.out.println("result=======>" + result);// 关闭线程池executorService.shutdown();}
}