# 牛年自強計畫 Week 1 - SpringBoot - 番外篇 Java 執行緒 Thread/Runnable/Callable

### 【前言】
這次花點時間寫關於執行緒相關的文章，因為個人這部分一直理解得不是很好，也趁鐵人賽剛結束時候給他惡補一下。

### 【介紹 Thread】
執行緒 (Thread)，在部分文章中又稱為線程，其實是同一件事情。在介紹執行緒之前，首先要了解程式(Program)、程序(Process)、執行緒(Thread) 是什麼：

- **程式 (Program)**
包裝邏輯與相關程式碼成一個可以執行的程式包，諸如 .exe, .jar, .war 等等。

- **程序 (Process)**
OS 給予執行程式的資源與空間的排程單位，一個程式的運行會伴隨一個系統程序的創建，當程式運行結束，則程序會被 OS 自動刪除。因此對比靜態的程式，程序是有其**生命周期**的。

- **執行緒 (Thread)**
程序中更小的執行實體，負責運行程式內部程式碼的邏輯，當程式有需要增加執行實體，便會要求更多目前系統的資源去建立新的。

> 執行同樣的程式 2 次，會有 2 個 Process 執行個別的程式
> 執行的程式若有建立 2 個或多個執行緒的邏輯，則會在主流程(Thread_1)中切出一條新的(Thread_2)

比較了解執行緒是什麼之後，接著講在 Java 中如何實現建立新的執行緒的方式，這就會介紹到本篇的主角 Thread 和 Runnable 了

- ### Runnable Interface
為 Interface 類別，是編寫執行緒 **邏輯** 的最簡單的類，所有需要開出新執行緒的邏輯程式碼都必須寫在實現 Runnable 的 run() 中。

上述實現 Runnable 的類別都需要被放入一個 Thread 的實體中運行。

- ### Thread Class
實現 Runnable 的基本執行緒類別，除了實現 Runnable 類的 run() 方法外，還增加了許多真正建立、啟動、暫停、禮讓、續行、刪除等操作方法。

可以說是一個執行緒最基本的實現類別。

- ### Callable Interface
不論 Runnable 或是 Thread 都有一個缺點，那就是當任務完成後無法回傳結果。

Callable 就是在這種需求下被設計出來的，配和後續會提到的 Future 和 FutureTask 類，實現了取得異步任務結果的方法。

### 【懶人包】
:::success
若把 Runnable 比喻為一份企劃，所有實現 Runnable 的類就是被寫成的不同的企劃。
Thread 更像是執行企劃的人，他可以自行編寫新的企劃、執行其他企劃、棄用企劃等動作。
:::

### 【單執行緒/多執行緒】
每一支程式至少一定有一條執行緒去執行程式邏輯，稱作**主執行緒**
而因為這類只有單條執行緒便可執行完成的也稱作**單執行緒程式**

多執行緒顧名思義就是單一程式內，因應程式碼建立了多個子執行緒而被稱作**多執行緒程式**

主執行緒和子執行緒並無歸屬關係，但主執行緒一但結束，則在主執行緒執行期間開出的子執行緒會被強迫結束!

### 【範例】
說了上述這麼多，來個範例了解一下便可，實際上執行緒的使用還需要慎重搭配業務邏輯。

- #### build.gradle

plugins {
    id 'org.springframework.boot' version '2.3.3.RELEASE'
    id 'io.spring.dependency-management' version '1.0.8.RELEASE'
    id 'java'
}

group 'org.example'
version '1.0-SNAPSHOT'

repositories {
    mavenCentral()
}

dependencies {
    implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web'
    implementation 'org.junit.jupiter:junit-jupiter-api:5.6.0'
    implementation 'org.junit.jupiter:junit-jupiter-engine:5.6.0'
}

test {
    useJUnitPlatform()
}

- #### testRunnable.java

package Thread.Threads;

public class testRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("Runnable sleep for 5 seconds.");
    }
}

- #### testThread.java

package Thread.Threads;

public class testThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("Thread sleep for 5 seconds.");
    }
}

- #### test.java

package Thread.Threads;

import org.junit.jupiter.api.AfterAll;
import org.junit.jupiter.api.BeforeAll;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;

public class test {

    @DisplayName("Test Thread and Runnable")
    @Test
    public void testCase1() {
        new Thread(new testRunnable()).start();
        new testThread().start();

        int i = 0;

        while (i < 10){

            System.out.println("Now is " + i + " second.");

            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            i += 1;
        }
    }

    @BeforeAll
    public static void BeforeAll(){
        System.out.println("Test Start");
    }

    @AfterAll
    public static void AfterAll(){
        System.out.println("Test End");
    }
}

#### 【範例解說】
Kai 這邊設計了兩個執行緒，分別實做 Runnable 和 Thread 方式，並放入 test.java 中執行測試

可以清楚看到兩者方法內都是需要將程式邏輯寫入 run() 中，如果有興趣點開 Thread 這個物件的話會清楚看到其實做了 Runnable Interface。

再次提醒 Runnable 必須放入一個 Thread 的物件中，透過 Thread 啟動才能夠被執行!

:::warning
※ 小提醒
若執行緒尚未完成時候，主程序已經執行完畢了，則會強制停止執行緒的執行，因此 Kai 在程式中才會設計一道迴圈慢慢等完成。
實際在職場上的用法來說，執行緒多半都會在最後做一個收合，然現今強調 MicroServices 的架構下可能不會需要工程師自己建構多執行緒的部分了。

後期可能在找機會寫一篇關於 **執行緒 & Multi-Request(C10K,C100K等) & Redis & MQ** 在實務面上的用法
:::

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