深入理解Java多线程与并发机制

在Java编程中，多线程和并发机制是构建高性能应用程序的关键技术。本文将详细介绍多线程相关的类及其分类，并探讨如何使用这些类来简化多线程编程。

一、多线程类的分类

Java中的多线程类可以分为以下几类：

• 可执行对象
• 执行器
• 工具类
• 容器
• 并发控制

1. 可执行对象

可执行对象是多线程的基本单元，主要包括以下几种：

1.1 Runnable接口

Runnable接口是最基本的多线程执行单元。通过实现`run()`方法，可以在单独的线程中执行任务。

class PrimeThread extends Thread { long minPrime; PrimeThread(long minPrime) { this.minPrime = minPrime; } public void run() { // 计算大于minPrime的素数 ... } } PrimeThread p = new PrimeThread(143); p.start(); 

class PrimeRun implements Runnable { long minPrime; PrimeRun(long minPrime) { this.minPrime = minPrime; } public void run() { // 计算大于minPrime的素数 ... } } PrimeRun p = new PrimeRun(143); new Thread(p).start(); 

Runnable接口的定义非常简单：

package java.lang; public interface Runnable { public abstract void run(); } 

而Thread类则更为复杂，它实现了Runnable接口，因此继承自Thread的类需要实现`run()`方法。

package java.lang; public class Thread implements Runnable { // 因为Thread继承了Runnable，所以继承自Thread的类要实现run方法 ... } 

1.2 Callable接口

Callable接口类似于Runnable，但可以返回结果并抛出checked异常。

package java.util.concurrent; public interface Callable { V call() throws Exception; // 泛型V定义了返回的类型 } 

1.3 Future接口

Future接口表示一个异步计算的结果。它可以检查计算是否完成、等待计算完成以及获取计算结果。

package java.util.concurrent; public interface Future { boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning); boolean isCancelled(); V get() throws InterruptedException, ExecutionException; V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException; } 

FutureTask类实现了Runnable和Future接口，因此可以将其提交给Executor执行。

二、执行器框架

执行器框架提供了管理和调度任务的高级机制。

2.1 Executor接口

Executor接口用于管理任务的执行。

package java.util.concurrent; public interface Executor { void execute(Runnable command); // 执行Runnable任务，返回void } 

2.2 ExecutorService接口

ExecutorService接口扩展了Executor接口，提供了更丰富的功能，如管理生命周期、提交任务并返回Future等。

package java.util.concurrent; public interface ExecutorService extends Executor { void shutdown(); List shutdownNow(); boolean isShutdown(); boolean isTerminated(); boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;  Future submit(Callable task);  Future submit(Runnable task, T result); Future submit(Runnable task);  List> invokeAll(Collection> tasks) throws InterruptedException;  List> invokeAll(Collection> tasks, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;  T invokeAny(Collection> tasks) throws InterruptedException, ExecutionException;  T invokeAny(Collection> tasks, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException; } 

常见的实现类包括`ThreadPoolExecutor`和`ScheduledThreadPoolExecutor`。

2.3 CompletionService接口

CompletionService接口用于管理和获取已完成的任务结果。

三、并发容器

Java并发包提供了多种线程安全的容器，如`BlockingDeque`等。

四、并发控制工具

并发控制工具用于协调多个线程的执行，常见的有`Synchronized`、`CountDownLatch`等。

五、工具类

Java并发包还提供了一些工厂和工具方法，如`Executors`类。

相关文章：
1. 高可用架构—并发之痛 Thread，Goroutine，Actor
参考：
1. Java并发性和多线程介绍目录：http://ifeve.com/java-concurrency-thread-directory/
2. Doug Lea并发编程文章全部译文：http://ifeve.com/doug-lea/