Thread’ом Java не испортишь: Часть I — потоки
Многопоточность в Java была заложена с самых первых дней. Поэтому давайте кратко ознакомимся с тем, про что это — многопоточность. Возьмём за точку отсчёта официальный урок от Oracle: «Lesson: The «Hello World!» Application». Код нашего Hello World приложения немного изменим на следующий:
args — это массив входных параметров, передаваемых при запуске программы. Сохраним данный код в файл с именем, которое совпадает с именем класса и с расширением .java . Скомпилируем при помощи утилиты javac: javac HelloWorldApp.java После этого вызовем наш код с каким-нибудь параметром, например, Roger: java HelloWorldApp Roger У нашего кода сейчас есть серьёзный изъян. Если не передать никакой аргумент (т.е. выполнить просто java HelloWorldApp), мы получим ошибку:
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 0 at HelloWorldApp.main(HelloWorldApp.java:3) Возникло исключение (т.е. ошибка) в thread (в потоке) с именем main . Получается, в Java есть какие-то потоки? Отсюда начинается наш путь.
Java и потоки
Чтобы разобраться, что такое поток, надо понять, как происходит запуск Java приложения. Давайте изменим наш код следующим образом:
Теперь давайте скомпилируем это снова при помощи javac. Далее для удобства запустим наш Java код в отдельном окне. В Windows это можно сделать так: start java HelloWorldApp . Теперь при помощи утилиты jps посмотрим, какую информацию нам сообщит Java: Первое число — это PID или Process ID, идентификатор процесса. Что такое процесс?
Процесс — это совокупность кода и данных, разделяющих общее виртуальное адресное пространство. При помощи процессов выполнение разных программ изолировано друг от друга: каждое приложение использует свою область памяти, не мешая другим программам. Более подробно советую ознакомиться в статье: «https://habr.com/post/164487/». Процесс не может существовать без потоков, поэтому если существует процесс, в нём существует хотя бы один поток. Как же это происходит в Java? Когда мы запускаем Java программу, ее выполнение начинается с метода main . Мы как бы входим в программу, поэтому этот особый метод main называется точкой входа, или «entry point». Метод main всегда должен быть public static void , чтобы виртуальная машина Java (JVM) смогла начать выполнение нашей программы. Подробнее см. «Why is the Java main method static?». Получается, что java launcher (java.exe или javaw.exe) — это простое приложение (simple C application): оно загружает различные DLL, которые на самом деле являются JVM. Java launcher выполняет определённый набор Java Native Interface (JNI) вызовов. JNI — это механизм, соединяющий мир виртуальной машины Java и мир C++. Получается, что launcher — это не JVM, а её загрузчик. Он знает, какие правильные команды нужно выполнить, чтобы запустилась JVM. Знает, как организовать всё необходимое окружение при помощи JNI вызовов. В эту организацию окружения входит и создание главного потока, который обычно называется main . Чтобы нагляднее рассмотреть, какие живут потоки в java процессе, используем программу jvisualvm, которая входит в поставку JDK. Зная pid процесса, мы можем открыть данные сразу по нему: jvisualvm —openpid айдипроцесса 
Интересно, что каждый поток имеет свою обособленную область в памяти, выделенной для процесса. Эту структуру памяти называют стеком. Стек состоит из фрэймов. Фрэйм — это точка вызова метода, execution point. Также фрэйм может быть представлен как StackTraceElement (см. Java API для StackTraceElement). Подробнее про память, выделяемую каждому потоку, можно прочитать тут. Если посмотреть на Java API и поискать там слово Thread, мы увидим, что есть класс java.lang.Thread. Именно этот класс представляет в Java поток, и с ним нам и предстоит работать. 
java.lang.Thread
- Не вызван метод Runtime.exit
- Все НЕ демон-потоки завершили свою работу (как без ошибок, так и с выбрасыванием исключений)
public static void main(String []args)
Группы позволяют упорядочить управление потоками и вести их учёт. Помимо групп, у потоков есть свой обработчик исключений. Взглянем на пример:
public static void main(String []args) < Thread th = Thread.currentThread(); th.setUncaughtExceptionHandler(new Thread.UncaughtExceptionHandler() < @Override public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) < System.out.println("Возникла ошибка: " + e.getMessage()); >>); System.out.println(2/0); > Деление на ноль вызовет ошибку, которая будет перехвачена обработчиком. Если обработчик не указывать самому, отработает реализация обработчика по умолчанию, которая будет в StdError выводить стэк ошибки. Подробнее можно прочитать в обзоре http://pro-java.ru/java-dlya-opytnyx/obrabotchik-neperexvachennyx-isklyuchenij-java/». Кроме того, у потока есть приоритет. Подробнее про приоритеты можно прочитать в статье «Java Thread Priority in Multithreading».
Создание потока
Как и сказано в документации, у нас 2 способа создать поток. Первый — создать своего наследника. Например:
public class HelloWorld < public static class MyThread extends Thread < @Override public void run() < System.out.println("Hello, World!"); >> public static void main(String []args) < Thread thread = new MyThread(); thread.start(); >> Как видим, запуск задачи выполняется в методе run , а запуск потока в методе start . Не стоит их путать, т.к. если мы запустим метод run напрямую, никакой новый поток не будет запущен. Именно метод start просит JVM создать новый поток. Вариант с потомком от Thread плох уже тем, что мы в иерархию классов включаем Thread. Второй минус — мы начинаем нарушать принцип «Единственной ответственности» SOLID, т.к. наш класс становится одновременно ответственным и за управление потоком и за некоторую задачу, которая должна выполняться в этом потоке. Как же правильно? Ответ находится в том самом методе run , который мы переопределяем:
Здесь target — это некоторый java.lang.Runnable , который мы можем передать для Thread при создании экземпляра класса. Поэтому, мы можем сделать так:
public class HelloWorld < public static void main(String []args)< Runnable task = new Runnable() < public void run() < System.out.println("Hello, World!"); >>; Thread thread = new Thread(task); thread.start(); > > А ещё Runnable является функциональным интерфейсом начиная с Java 1.8. Это позволяет писать код задач для потоков ещё красивее:
public static void main(String []args) < Runnable task = () ->< System.out.println("Hello, World!"); >; Thread thread = new Thread(task); thread.start(); > Итого
Итак, надеюсь, из сего повестования понятно, что такое поток, как они существуют и какие базовые операции с ними можно выполнять. В следующей части стоит разобраться, как потоки взаимодействуют друг с другом и какой у них жизненный цикл. #Viacheslav
Defining and Starting a Thread
An application that creates an instance of Thread must provide the code that will run in that thread. There are two ways to do this:
- Provide a Runnable object. The Runnable interface defines a single method, run , meant to contain the code executed in the thread. The Runnable object is passed to the Thread constructor, as in the HelloRunnable example:
public class HelloRunnable implements Runnable < public void run() < System.out.println("Hello from a thread!"); >public static void main(String args[]) < (new Thread(new HelloRunnable())).start(); >> public class HelloThread extends Thread < public void run() < System.out.println("Hello from a thread!"); >public static void main(String args[]) < (new HelloThread()).start(); >> Notice that both examples invoke Thread.start in order to start the new thread.
Which of these idioms should you use? The first idiom, which employs a Runnable object, is more general, because the Runnable object can subclass a class other than Thread . The second idiom is easier to use in simple applications, but is limited by the fact that your task class must be a descendant of Thread . This lesson focuses on the first approach, which separates the Runnable task from the Thread object that executes the task. Not only is this approach more flexible, but it is applicable to the high-level thread management APIs covered later.
The Thread class defines a number of methods useful for thread management. These include static methods, which provide information about, or affect the status of, the thread invoking the method. The other methods are invoked from other threads involved in managing the thread and Thread object. We’ll examine some of these methods in the following sections.