Java多线程实现的4中方式

Posted 2020-11-01 wowostudy

对于所有语言来说，多线程的编程是绝不可少的。同样的Java语言也包含了多线程的开发。首先，我们先来了解一下Java语言的多线程实现方式。

 

一、Java 多线程实现方式

java中实现多线程的方式有三种，接下来我将会逐个进行介绍。

1.继承Thread类

继承Thread类是Java中比较常见，也是很基础的一种实现Java多线程的方式。实现的方式也比较简单，只要将需要实现多线程的Java类继承java.lang.Thread类即可。

class MyThread extends Thread{

       

    private String name;

 

    public MyThread(String name){

        this.name = name;

    }

 

    @Override

    public void run() {      

        Thread.currentThread().setName(name); 

         System.out.println("I am Thread :" +name);     

    }

 

}

如上代码片段则是通过继承Thread类实现多线程的方式之一。那么多线程该如何调用呢？请接着阅读下边的代码。

public class threadLearn {

       

    public static void main(String[] args)  {

        //实例化继承了Thread的类

        MyThread thread1 = new MyThread("Thread1");

        //通过从Thread类中所继承的start()方法启动线程；

        thread1.start();    

 

    }

 

}

运行上边的代码，可以得到结果：

 

 

到这里，一个简单的线程已经被启动了。下边我们接着介绍另外两种多线程的实现方式。

 

2.实现Runable接口

接下来请看这样一种场景，DogRobot是一个用来看门的Dog，现在需要多个Dog分别把守不同的位置，但DogRobot一定要继承Robot父类，此时应该如何实现多线程呢？

在这种场景下，可以通过实现Runable接口的方式来实现一个类的多线程。

我们知道，在Java中，类的继承是单一的，即一个子类仅可以继承一个父类（一个儿子只有一个爹，符合自然规律），但可以实现多个接口。那么，通过Runable接口来实现多线程的好处自然不言而喻。

接下来看一下实现方式：

public class threadLearn {

   

    public static void main(String[] args)  {

        //实例化继承了Thread的类

        MyThread thread1 = new MyThread("Thread1");

        //通过从Thread类中所继承的start()方法启动线程；

        thread1.start();  

        

        /*

         * 实现Runnable的类，需要将其放在一个Thread实例对象中，

         * 由Thread实例对象进行线程的启动及控制。

         */

        Thread threadDog = new Thread(new DogRobot("kiki"));

        threadDog.start();

    }

}

 

class DogRobot extends Robot implements Runnable{

   

    private String name;

    public DogRobot(String name){

       super(name);

        this.name = name;

    }

    @Override

    public void run() {     

        Thread.currentThread().setName(name);

        System.out.println("I am DogRobot :" +name);    

    }

}

class Robot {

       

       private String Name;

       

       public Robot(String name)

       {

              this.Name = name;

       }

       

}

 

 

 

下边接着讲解第三种多线程的实现方式。

 

 

 

3. 使用Executor框架实现多线程

在介绍Excutor实现多线程之前，我们先来学习另外一种多线程的实现方式，即继承Callable接口实现多线程的方式。

首先我们来看一下Callable的接口：

可以看到，Callable的接口只有一个方法，那么我们在实现这个接口的时候也仅需要实现这个方法即可。

/*

 * Callable接口实现多线程Demo

 */

class  MyCallable<V> implements Callable<V>

{

       @Override

       public V call() throws Exception {

              // TODO Auto-generated method stub

              System.out.println("I am Callable thread : "+Thread.currentThread().getName());

              return null;

       }

       

}

 

如何调用这个线程，使其执行任务呢？那么，是需要通过FutureTask<V>这个类的实例去调度，我们首先来看一下FutureTask类的结构：

 

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>

这是FutureTask的实现方式，我们可以看到FutrueTask是实现了RunnableFuture的方法，那么RunnableFuture又是做什么的呢？我们接着跟进去看看结构：

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {

    /**

     * Sets this Future to the result of its computation

     * unless it has been cancelled.

     */

    void run();

}

 

以上您所看到的，正是RunnableFuture接口的结构，我们可以看到，这个接口，是继承了Runnable接口，和Future接口的一个接口，至于Future接口是什么，我们后续会讲到。

如果您看到了Runnable接口，那么我想应该已经明了了，实现了Runnable接口的类，可以通过Thread实例对象来驱动，从而运行一个独立的线程。这是我们前边所讲到的。

 

到这里，还有一个问题，FutureTask和Callable接口有什么关系呢？

那么我们接着看FutureTask的构造方法：

 

/**

     * Creates a {@code FutureTask} that will, upon running, execute the

     * given {@code Callable}.

     *

     * @param  callable the callable task

     * @throws NullPointerException if the callable is null

     */

    public FutureTask(Callable<V> callable) {

        if (callable == null)

            throw new NullPointerException();

        this.callable = callable;

        this.state = NEW;       // ensure visibility of callable

    }

 

可以看到，FutureTask的构造方法之一所需要的参数，就是Callable的实例对象。为什么说之一呢，因为还有一个构造方法，是通过Runnable接口实现的，如何实现的呢：

public FutureTask(Runnable runnable, V result) {

        this.callable = Executors.callable(runnable, result);

        this.state = NEW;       // ensure visibility of callable

    }

其实我们继续跟入进去可以发现，其实这个方法本质上还是生成了一个Callable的对象，最后赋予自己内部的this.callable；感兴趣的同学可以自己试一试这种方式。

 

回到我们的话题，继续实现调用：

    public static void main(String[] args)  {

 

        /*

         * 使用Callable来创建线程

         */

        Callable <Integer> aCallable = new MyCallable<Integer>();

       

        FutureTask<Integer> aTask = new FutureTask<Integer>(aCallable);

       

        Thread aThread = new Thread(aTask);

       

        aThread.start();

    }

 

我们运行一下程序，可以看到，运行的结果如下图所示：

 

 

 

到这里，一个通过Callable实现的接口便是成功了。

 

那么这里会有一个问题，按照这样的实现方式，那和Runnable接口有什么区别？？？

其实我们应该注意到了，Callable接口里的call方法，是一个有返回值的方法；

且FutureTask类的实现方式中，针对Runnable的实现方式，也是携带有一个参数result，由result和Runnable实例去合并成一个Callable的实例。

 

小本本拿出来划重点了。

 

实现了Callable接口的线程，是具有返回值的。而对于一些对线程要求有返回值的场景，是非常适用的。

 

接下来，我们就看一下，如何获通过Callable接口获取线程的返回值。

 

获取Callable接口的返回值，需要使用Future接口的实例化对象通过get的方式获取出来。

 

 

Mark -- 2018 04 24 

今天接着学习多线程。昨天说到通过实现Callable接口实现多线程，今天我们来看如何通过Callable线程获取到线程的返回值。

首先我们先来认识几个接口及一个工厂类

 

ExecutorService 接口 

public interface ExecutorService extends Executor

ExecutorService接口是实现线程池经常使用的接口。通常我们使用的线程池、定时任务线程池都是他的实现类。

 

Executors工厂类

public class Executors

Executors是一个工厂类，通过调用工厂类的方法，可以返回各种线程池的实现类。比如我们接下来要用到的：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {

        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,

                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,

                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());

    }

 

我们可以看到，返回值的类型是一个ExecutorService 而实际上返回的返回值，则是一个ThreadPoolExecutor ，我们接着跟进去看下ThreadPoolExecutor是什么：

public class ThreadPoolExecutor extends AbstractExecutorService

到这里，我们可以看到，ThreadPoolExecutor是一个继承了AbstractExecutorService 的实现类。

这个线程池类里定义了各种我们需要对线程池进行操作的方法。后续有时间我们再研究一下源码。

 

有了上述的这些基本了解，我们则可以进行线程池的创建：

int taskSize = 5;       

ExecutorService  exPool = Executors.newFixedThreadPool(taskSize);

如上边这样的代码，我们就可以创建一个具有5个线程容量的线程池。

那么如何将Callabe接口添加到线程池中运行呢？

 

ExcutorService提供了一个方法供我们调用：

<T> Future<T> submit(Callable<T> task);

我们看到，这个submit方法也只是接口里定义的一个方法，那么他的实现方法是什么呢，我们代码里跟一下：

 

 

可以看到，有很多个实现的方法，那么，我们这里调用的是哪一个呢？

很显然，我们调用的是AbstractExecutorService中的实现方法。因为用来调用submit的实例对象实际上正是ThreadPoolExecutor，刚才我们也提到了，ThreadPoolExecutor是继承了AbstractExcutorService的。

那么结果应该相当的明显了吧。

 

    /**

     * @throws RejectedExecutionException {@inheritDoc}

     * @throws NullPointerException       {@inheritDoc}

     */

    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {

        if (task == null) throw new NullPointerException();

        RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);

        execute(ftask);

        return ftask;

    }

看到这里是不是觉得有一丝丝的熟悉，正如我们第三小节所提到的 RunnableFuture ，从本质上，我们还是返回了一个RunnableFuture类型的实例。因此，我们可以通过该实例获取到线程的返回值。

 

那么接下来，我们写一个小demo来实践一下，通过ExcutorService来加载Callable接口实现多线程，并且得到返回值。

首先，我们来写一个Callable接口的实现类

/*

 * Callable接口实现多线程Demo

 */

class  MyCallable implements Callable<Object>

{

       private int task_id;

       

       MyCallable(int task_id)

       {

              this.task_id = task_id;

       }

       @Override

       public Object call() throws Exception {

              // TODO Auto-generated method stub

              System.out.println("I am Callable thread : "+Thread.currentThread().getName());

              

              Random rd = new Random();

              

              int leng = rd.nextInt(9)+1;

              int sum = 0 ;

              for(int i = 0 ; i <= leng ; i++ )

              {

                     Thread.sleep(1000);

                     sum += i;

              }

              

              System.out.println("I am Callable thread : "+Thread.currentThread().getName()

                           +"Thread name is : ["+this.task_id+"]"

                           +" I worked done at ["+new Date().getTime()+"]"

                           +" Random Num = "+leng

                           );

              

              return "The task ["+this.task_id+"] get result :【 "+ sum +" 】";

       }

       

}

这个线程会返回1-10以内的随机数的自增合。我们来通过线程池调度一下：

 

        /*

         *使用Excutor来执行线程，并获取返回值

         */

        int taskSize = 5;

       

        ExecutorService  exPool = Executors.newFixedThreadPool(taskSize);

       

        //使用Future来获取线程的结果

        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 = exPool.submit(c);  

            list.add(f); 

           } 

        exPool.shutdown();

        System.out.println("The time we shutDown The Executor Pool : 【"+new Date().getTime()+"】");

       

        for (Future f : list) { 

            // 从Future对象上获取任务的返回值，并输出到控制台 

            try {

                           System.out.println(">>>" + f.get().toString());

                     } catch (InterruptedException e) {

                           // TODO Auto-generated catch block

                           e.printStackTrace();

                     } catch (ExecutionException e) {

                           // TODO Auto-generated catch block

                           e.printStackTrace();

                     } 

        }

 

我们创建了一个List用来存放每个线程的执行结果。

shutdown()方法并不是终止线程池，而是在执行shutdown()方法之后，线程池则不会再接收新加入的线程。

 

我们运行一下 ，下边的是运行的结果：

 

从这个结果上，我们可以看到，线程4抽到的随机数是1,那么他执行的时间是最短的，只sleep 1S, 其他的线程2/3/1分别sleep了3/4/7S，线程5Sleep了9S，有意思的事情发生了。

我们这条长长的输出实在线程执行完自己的计算之后输出的，还没有返回值，此时其他的几个线程的输出结果已经答应出来了，线程5在执行完毕之后，主线程才打印出了线程5的结果。

到这里，关于Java线程的创建就告一段落。随后我们将会继续深入学习Java线程以及线程池的知识。