Java 多线程三种实现方式

Posted 2020-09-29 朝北教室的风筝

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java 多线程三种实现方式相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

Java多线程实现方式主要有三种：继承Thread类、实现Runnable接口、使用ExecutorService、Callable 实现有返回结果的多线程。其中前两种方式线程执行完后都没有返回值，只有最后一种Callable是带返回值的，返回结果可以从Future中取出来

关于ExecutorService 参考：Java-线程池专题 (美团)

1、继承Thread类实现多线程
继承Thread类的方法尽管被我列为一种多线程实现方式，但Thread本质上也是实现了Runnable接口的一个实例，它代表一个线程的实例，并且，启动线程的唯一方法就是通过Thread类的start()实例方法。start()方法是一个native方法，它将启动一个新线程，并执行run()方法。这种方式实现多线程很简单，通过自己的类直接extend Thread，并复写run()方法，就可以启动新线程并执行自己定义的run()方法。例如：

public class MyThread extends Thread {  
　　public void run() {  
　　 System.out.println("MyThread.run()");  
　　}  
}

在合适的地方启动线程如下：

MyThread myThread1 = new MyThread();  
MyThread myThread2 = new MyThread();  
myThread1.start();  
myThread2.start();

2、实现Runnable接口方式实现多线程

如果自己的类已经extends另一个类，就无法直接extends Thread，此时，必须实现一个Runnable接口，如下：

public class MyThread extends OtherClass implements Runnable {  
　　public void run() {  
　　 System.out.println("MyThread.run()");  
　　}  
}

为了启动MyThread，需要首先实例化一个Thread，并传入自己的MyThread实例：

MyThread myThread = new MyThread();  
Thread thread = new Thread(myThread);  
thread.start();

事实上，当传入一个Runnable target参数给Thread后，Thread的run()方法就会调用target.run()，参考JDK源代码：

public void run() {  
　　if (target != null) {  
　　 target.run();  
　　}  
}

3、使用ExecutorService、Callable 实现有返回结果的多线程

ExecutorService、Callable 这个对象实际上都是属于Executor框架中的功能类。想要详细了解Executor框架的可以访问主题：java并发编程-Executor框架，这里面对该框架做了很详细的解释。返回结果的线程是在JDK1.5中引入的新特征，确实很实用，有了这种特征我就不需要再为了得到返回值而大费周折了，而且即便实现了也可能漏洞百出。
可返回值的任务必须实现Callable接口，类似的，无返回值的任务必须Runnable接口。执行Callable任务后，可以获取一个Future的对象，在该对象上调用get就可以获取到Callable任务返回的Object了，再结合线程池接口ExecutorService就可以实现传说中有返回结果的多线程了。下面提供了一个完整的有返回结果的多线程测试例子，在JDK1.5下验证过没问题可以直接使用。代码如下：

import java.util.concurrent.*;  
import java.util.Date;  
import java.util.List;  
import java.util.ArrayList;    
/** 
* 有返回值的线程 
*/  
@SuppressWarnings("unchecked")  
public class Test {  
public static void main(String[] args) throws ExecutionException,  
    InterruptedException {  
   System.out.println("----程序开始运行----");  
   Date date1 = new Date();  
  
   int taskSize = 5;  
   // 创建一个线程池  
   ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(taskSize);  
   // 创建多个有返回值的任务  
   List<Future> list = new ArrayList<Future>();  
   for (int i = 0; i < taskSize; i++) {  
    Callable c = new MyCallable(i + " ");  
    // 执行任务并获取Future对象  
    Future f = pool.submit(c);  
    // System.out.println(">>>" + f.get().toString());  
    list.add(f);  
   }  
   // 关闭线程池  
   pool.shutdown();  
  
   // 获取所有并发任务的运行结果  
   for (Future f : list) {  
    // 从Future对象上获取任务的返回值，并输出到控制台  
    System.out.println(">>>" + f.get().toString());  
   }  
  
   Date date2 = new Date();  
   System.out.println("----程序结束运行----，程序运行时间【"  
     + (date2.getTime() - date1.getTime()) + "毫秒】");  
}  
}  
  
class MyCallable implements Callable<Object> {  
private String taskNum;  
  
MyCallable(String taskNum) {  
   this.taskNum = taskNum;  
}  
  
public Object call() throws Exception {  
   System.out.println(">>>" + taskNum + "任务启动");  
   Date dateTmp1 = new Date();  
   Thread.sleep(1000);  
   Date dateTmp2 = new Date();  
   long time = dateTmp2.getTime() - dateTmp1.getTime();  
   System.out.println(">>>" + taskNum + "任务终止");  
   return taskNum + "任务返回运行结果,当前任务时间【" + time + "毫秒】";  
}  
}

代码说明：

上述代码中Executors类，提供了一系列工厂方法用于创先线程池，返回的线程池都实现了ExecutorService接口。
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
创建固定数目线程的线程池。
public static ExecutorService newCachedThreadPool()
创建一个可缓存的线程池，调用execute 将重用以前构造的线程（如果线程可用）。如果现有线程没有可用的，则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
创建一个单线程化的Executor。
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池，多数情况下可用来替代Timer类。
ExecutoreService提供了submit()方法，传递一个Callable，或Runnable，返回Future。如果Executor后台线程池还没有完成Callable的计算，这调用返回Future对象的get()方法，会阻塞直到计算完成。

具体 ExecutorService的使用参考：Java-线程池专题 (美团)

二、Thread 和Runnable 的区别和联系

如果研究一下源码就会发现：Thread其实本身就是实现了接口 Runnable的一个类;

因此 Thread中的方法和成员变量要比Runnable多，最典型地就是 Thread有start()方法，但是Runnable接口没有start()方法；

如果想要执行一段线程：

 public threadTest extends Thread {...
@Override
public void run() {..}
}

threadTest th1=new threadTest("一号窗口");     
th1.start();

这里继承了Thread类，并且重写了方法run();

然后调用此类的start()方法来执行，记住不是调用run()方法执行，而是start(),因为：

　1.run()并不是启动线程，而是简单的方法调用。

　2.并不是一启动线程（调用start()方法）就执行这个线程，而是进入就绪状态，什么时候运行要看CPU。

区别

实际开发中我们通常采用Runnable接口来实现多线程。因为实现Runnable接口比继承Thread类有如下好处：
1. 避免继承的局限，一个类可以继承多个接口，但是类只能继承一个类。
2. Runnable接口实现的线程便于资源共享。而通过Thread类实现，各自线程的资源是独立的，不方便共享。

联系

public class Thread extends Object implements Runnable

发现Thread类也是Runnable接口的子类。

针对于区别的第二条：Runnable接口实现的线程便于资源共享，而通过Thread类实现，各自的线程的资源是独立的，不方便共享。

举个栗子：

网上最经典的卖票的例子：

(1)继承Thread类：

package com.thread;
/*
 * 通过继承Thread类，实现多线程
 * Thread类是有run()方法的；
 * 也有start方法
 * */
public class threadTest extends Thread {
    private  int ticket =10;    
    private String name;    
    public threadTest(String name){
        this.name=name;
    }
    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
//        super.run();
        while(true){
        if(this.ticket>0){
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(this.name+"卖票--->"+(this.ticket--));
        }else{
            break;
        }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        threadTest th1=new threadTest("一号窗口");     
        threadTest th2=new threadTest("二号窗口");      
        th1.start();
        th2.start();
//        threadTest mt=new threadTest();
//        Thread t1 =new Thread(mt,"一号窗口");
//        Thread t2 =new Thread(mt,"二号窗口");
//        t1.start();
//        t2.start();

    }

}

(2)实现Runnable接口：

package com.thread;
/*
 * 通过实现Runnable接口，实现多线程
 * Runnable类是有run()方法的；
 * 但是没有start方法
 * */

public class runnableTest implements Runnable {    
    private  int ticket =10; 
    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        while(true){
            if(ticket>0){
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖票--->"+(this.ticket--));
            }else{
                break;
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {        
        runnableTest mt=new runnableTest();
        Thread t1 =new Thread(mt,"一号窗口");
        Thread t2 =new Thread(mt,"二号窗口");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

可以看到：Thread 各线程资源是独立的，Runnable 便于实现线程共享资源；

Runable Callable Future 的区别与联系

Runable Callable Future都是我们在java多线程开发中遇到的接口，那么这些接口之间有什么区别呢？

Runable

作为我们多线程开发中经常使用到的接口，它定义run方法，只要对象实现这个方法，将对象作为参数输入到new Thread(Runnable A )，线程一旦start()，那么就自动执行了，没有任何的返回结果，无法知道什么时候结束，适用于完全异步的任务，不用关心结果。样例：

Callable

Callable定义的接口call(),它能够抛出异常，并且能够有一个返回结果。实现了Callable要想提交到线程池中，直接通过executorService.submit(new CallAbleTask(i))，但是返回的结果是Future，结果信息从Future里面取出，具体的业务逻辑在call中执行。好了下面介绍下Future