Java多线程 - Java创建线程的4种方式
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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 - Java创建线程的4种方式相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
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1. Java创建线程有哪几种方式?
一个线程在Java中使用一个Thread实例来描述。Thread类是Java语言的一个重要的基础类,位于java.lang包中。Thread类有不少非常重要的属性和方法,用于存储和操作线程的描述信息。
Thread类的构造方法:
1.1 线程创建方法一:继承Thread类创建线程类
(1) 继承Thread类,创建一个新的线程类。
(2) 同时重写run()方法,将需要并发执行的业务代码编写在run()方法中。
// 继承Thread类,创建一个新的线程类
public class ThreadDemo extends Thread
// 重写了Thread类的run()方法,将需要并发执行的用户业务代码编写在继承的run()方法中
@Override
public void run()
for(int i=0;i<2;i++)
System.out.println(getName()+" 轮次:"+i);
System.out.println(getName()+" 运行结束");
public class CreateDemo
public static void main(String[] args)
ThreadDemo threadDemo = new ThreadDemo();
// 启动线程
threadDemo.start();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 运行结束");
执行结果:
main 运行结束
Thread-0 轮次:0
Thread-0 轮次:1
Thread-0 运行结束
1.2 线程创建方法二:实现Runnable接口创建线程目标类
通过继承Thread类并重写它的run()方法只是创建Java线程的一种方式。是否可以不继承Thread类实现线程的新建呢?
1、Thread类中的 run() 方法
public class Thread implements Runnable
// 执行目标
private Runnable target;
// 调用执行目标的run()方法
@Override
public void run()
if (target != null)
target.run();
// 包含执行目标的构造器
public Thread(Runnable target, String name)
init(null, target, name, 0);
在Thread类的run()方法中,如果target(执行目标)不为空,就执行target属性的run()方法。而target属性是Thread类的一个实例属性,并且target属性的类型为Runnable。
Thread类有一系列的构造器,其中有多个构造器可以为target属性赋值,这些构造器包括如下两个:
-
public Thread(Runnable target)
-
public Thread(Runnable target,String name)
使用这两个构造器传入target执行目标实例(Runnable实例),就可以直接通过Thread类的run()方法以默认方式实现,达到线程并发执行的目的。在这种场景下,可以不通过继承Thread类实现线程类的创建。在为Thread的构造器传入target实例前,先来看看Runnable接口是何方神圣。
2、Runnable接口
Runnable是一个极为简单的接口,位于java.lang包中。接口中只有一个方法run() :
@FunctionalInterface
public interface Runnable
public abstract void run();
Runnable有且仅有一个抽象方法——void run(),代表被执行的用户业务逻辑的抽象,在使用的时候,将用户业务逻辑编写在Runnable实现类的run()方法中。当Runnable实例传入Thread实例的target属性后,Runnable接口的run()的方法将被异步调用。
3、通过实现Runnable接口创建线程类
创建线程的第二种方法就是实现Runnable接口,将需要异步执行的业务逻辑代码放在Runnable实现类的run()方法中,将Runnable实例作为target执行目标传入Thread实例。该方法的具体步骤如下:
(1) 定义一个新类实现Runnable接口。
(2) 实现Runnable接口中的run()抽象方法,将线程代码逻辑存放在该run()方法中。
(3) 通过Thread类创建线程对象,将Runnable实例作为实际参数传递给Thread类的构造器,由Thread构造器将该Runnable实例赋值给自己的target执行目标属性。
(4) 调用Thread实例的start()方法启动线程。
(5) 线程启动之后,线程的run()方法将被JVM执行,该run()方法将调用target属性的run()方法,从而完成Runnable实现类中业务代码逻辑的并发执行。
// 实现Runnable接口,需要异步并发执行的代码逻辑被编写在它的run()方法中
public class RunnableDemo implements Runnable
@Override
public void run()
for(int i=0;i<3;i++)
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 轮次:"+i);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 运行结束");
public class CreateDemo2
public static void main(String[] args)
Runnable target = new RunnableDemo();
// 通过Thread类创建线程对象,并将Runnable实例作为实际参数传入
Thread thread = new Thread(target,"RunnableThread");
// 线程对象创建完成后,调用Thread线程实例的start()方法启动新线程的并发执行。
// 这时,Runnable实例的run()方法会在新线程Thread的实例方法run()中被调用。
thread.start();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 运行结束");
执行结果:
Thread-0 轮次:0
Thread-0 轮次:1
Thread-0 轮次:2
Thread-0 运行结束
通过实现Runnable接口的方式创建的执行目标类,如果需要访问线程的任何属性和方法,必须通过Thread.currentThread()
获取当前的线程对象,通过当前线程对象间接访问,通过继承Thread类的方式创建的线程类,可以在子类中直接调用Thread父类的方法访问当前线程的名称、状态等信息。这也是使用Runnable实现异步执行与继承Thread方法实现异步执行不同的地方。
4、优雅创建Runnable线程目标类的两种方式
使用Runnable创建线程目标类除了直接实现Runnable接口之外,还有两种比较优雅的代码组织方式:
(1) 通过匿名类优雅地创建Runnable线程目标类。
(2) 使用Lambda表达式优雅地创建Runnable线程目标类。
1. 通过匿名类优雅地创建Runnable线程目标类
在实现Runnable编写target执行目标类时,如果target实现类是一次性类,可以使用匿名实例的形式。
public class CreateDemo3
public static void main(String[] args)
// 使用匿名内部类创建和启动线程
Thread thread = new Thread(new Runnable()
@Override
public void run()
for(int i=0;i<3;i++)
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 轮次:"+i);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 运行结束");
);
thread.start();
2. 使用Lambda表达式优雅地创建Runnable线程目标类
@FunctionalInterface
public interface Runnable
public abstract void run();
源代码中的小玄机为:在Runnable接口上声明了一个@FunctionalInterface注解。该注解的作用是:标记Runnable接口是一个“函数式接口”。在Java中,“函数式接口”是有且仅有一个抽象方法的接口。反过来说,如果一个接口中包含两个或两个以上的抽象方法,就不能使用@FunctionalInterface注解,否则编译会报错。
Runnable接口是一个函数式接口,在接口实现时可以使用Lambda表达式提供匿名实现,编写出比较优雅的代码。 如果一个接口中有多个抽象方法,那样没有办法使用Lambda表达式简化。
public class CreateDemo4
public static void main(String[] args)
// 使用Lambda表达式创建和启动线程
Thread thread = new Thread(()->
for(int i=0;i<3;i++)
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 轮次:"+i);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 运行结束");
);
thread.start();
通过Lambda表达式直接编写Runnable接口的run()方法的实现代码,接口的名称(Runnable)、方法的名称run()统统都被省略,仅剩下了run()方法的形参列表和方法体。总体而言,经过对比可以发现:使用Lambda表达式创建target执行目标实例,代码已经做到了极致的简化。
5、通过实现Runnable接口的方式创建线程目标类的优缺点
通过实现Runnable接口的方式创建线程目标类有以下缺点:
-
所创建的类并不是线程类,而是线程的target执行目标类,需要将其实例作为参数传入线程类的构造器,才能创建真正的线程。
-
如果访问当前线程的属性,不能直接访问Thread的实例方法,必须通过Thread.currentThread()获取当前线程实例,才能访问和控制当前线程。
通过实现Runnable接口的方式创建线程目标类有以下优点:
-
可以避免由于Java单继承带来的局限性。如果异步逻辑所在类已经继承了一个基类,就没有办法再继承Thread类。比如,当一个Dog类继承了Pet类,再要继承Thread类就不行了。所以在已经存在继承关系的情况下,只能使用实现Runnable接口的方式。
-
逻辑和数据更好分离。通过实现Runnable接口的方法创建多线程更加适合同一个资源被多段业务逻辑并行处理的场景。在同一个资源被多个线程逻辑异步、并行处理的场景中,通过实现Runnable接口的方式设计多个target执行目标类可以更加方便、清晰地将执行逻辑和数据存储分离,更好地体现了面向对象的设计思想。
通过实现Runnable接口的方式创建线程目标类更加适合多个线程的代码逻辑去共享计算和处理同一个资源的场景。这个优点不是太好理解,接下来通过具体例子说明一下:
1. 继承Thread类的方式创建2个线程,同时操作共享资源goodAmout
public class StoreGoods extends Thread
private int goodAmount = 3;
// 通过基类的构造方法创建线程名称
public StoreGoods(String name)
super(name);
@Override
public void run()
for(int i=0;i<=3;i++)
if(this.goodAmount>0)
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 卖出一件,还剩:"+ --goodAmount);
// 让线程睡眠1秒
try
sleep(1000);
catch (InterruptedException e)
e.printStackTrace();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 运行结束");
public class SaleDemo
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
System.out.println("商店版本的销售");
// 创建两个线程,同时操作共享资源goodAmount
for(int i=1;i<=2;i++)
Thread thread = new StoreGoods("店员-"+i);
thread.start();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 运行结束");
上面的代码新建了2个线程,相当于2个不同的商店店员,每个商店店员负责一个数量goodAmount,并且负责将自己的数量卖完。每个商店店员(线程)各卖各的,其剩余数量都是从2卖到0,没有关联
商店版本的销售
店员-1 卖出一件,还剩:2
店员-2 卖出一件,还剩:2
店员-2 卖出一件,还剩:1
店员-1 卖出一件,还剩:1
main 运行结束
店员-2 卖出一件,还剩:0
店员-1 卖出一件,还剩:0
店员-2 运行结束
店员-1 运行结束
2. 实现Runnable接口的方式创建2个线程,同时操作共享资源goodAmout
public class MallGoods implements Runnable
// 多人销售可能导致数据出错,使用原子数据类型保证数据安全
private AtomicInteger goodAmount = new AtomicInteger(3);
@Override
public void run()
for(int i=0;i<=3;i++)
// goodsAmount.get()和goodAmount.decrementAndGet()之间没有加锁,可能存在线程安全问题
if(this.goodAmount.get()>0)
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 卖出一件,还剩:"+ goodAmount.decrementAndGet());
try
Thread.sleep(1000);
catch (InterruptedException e)
e.printStackTrace();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 运行结束");
public class SaleDemo
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
System.out.println("商场版本的销售");
MallGoods mallGoods = new MallGoods();
for(int i=1;i<=2;i++)
Thread thread = new Thread(mallGoods,"商场销售员-"+i);
thread.start();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 运行结束");
上面代码创建了2个线程,相当于商场招聘了2个不同的商场销售员。2个线程共享了一个Runnable类型的target执行目标实例——mallGoods实例。这里的关键点是:2个商场销售员线程通过线程的target.run()方法共同访问mallGoods实例的同一个商品数量goodsAmount,剩余数量从2卖到0,大家一起售卖,卖一个少一个,卖完为止。
商场版本的销售
main 运行结束
商场销售员-1 卖出一件,还剩:2
商场销售员-2 卖出一件,还剩:1
商场销售员-1 卖出一件,还剩:0
商场销售员-2 运行结束
商场销售员-1 运行结束
通过对比可以看出:
(1) 通过继承Thread类实现多线程能更好地做到多个线程并发地完成各自的任务,访问各自的数据资源。
(2) 通过实现Runnable接口实现多线程能更好地做到多个线程并发地完成同一个任务,访问同一份数据资源。多个线程的代码逻辑可以方便地访问和处理同一个共享数据资源(如例子中的MallGoods.goodsAmount),这样可以将线程逻辑和业务数据进行有效的分离,更好地体现了面向对象的设计思想。
(3) 通过实现Runnable接口实现多线程时,如果数据资源存在多线程共享的情况,那么数据共享资源需要使用原子类型(而不是普通数据类型),或者需要进行线程的同步控制,以保证对共享数据操作时不会出现线程安全问题。
在大多数情况下,偏向于通过实现Runnable接口来实现线程执行目标类,更容易和线程池配合使用,异步执行任务在大多数情况下是通过线程池去提交的,而很少通过创建一个新的线程去提交,所以更多的做法是,通过实现Runnable接口创建异步执行任务,而不是继承Thread去创建异步执行任务。
1.5 线程创建方法三:使用Callable和FutureTask创建线程
前面已经介绍了继承Thread类或者实现Runnable接口这两种方式来创建线程类,但是这两种方式有一个共同的缺陷:不能获取异步执行的结果。这是一个比较大的问题,很多场景都需要获取异步执行的结果,通过Runnable无法实现,是因为它的run()方法不支持返回值。
为了解决异步执行的结果问题,Java语言在1.5版本之后提供了一种新的多线程创建方法:通过Callable接口和FutureTask类相结合创建线程。
1、Callable接口
Callable接口位于java.util.concurrent包中,查看它的Java源代码,如下:
@FunctionalInterface
public interface Callable<V>
V call() throws Exception;
Callable接口是一个泛型接口,也是一个“函数式接口”。其唯一的抽象方法call()有返回值,返回值的类型为Callable接口的泛型形参类型。call()抽象方法还有一个Exception的异常声明,容许方法的实现版本的内部异常直接抛出,并且可以不予捕获。
面试题:说一下 Runnable 和 Callable 有什么区别?
Callable接口类似于Runnable。不同的是,Runnable的唯一抽象方法run()没有返回值,也没有受检异常的异常声明。比较而言,Callable接口的call()有返回值,并且声明了受检异常,其功能更强大一些。
问题:Callable实例能否和Runnable实例一样,作为Thread线程实例的target来使用呢?答案是不行。Thread的target属性的类型为Runnable,而Callable接口与Runnable接口之间没有任何继承关系,并且二者唯一的方法在名字上也不同。显而易见,Callable接口实例没有办法作为Thread线程实例的target来使用。既然如此,那么该如何使用Callable接口创建线程呢?一个在Callable接口与Thread线程之间起到搭桥作用的重要接口马上就要登场了。
2、RunnableFuture接口
这个重要的中间搭桥接口就是RunnableFuture接口,该接口与Runnable接口、Thread类紧密相关。与Callable接口一样,RunnableFuture接口也位于java.util.concurrent包中,使用的时候需要用import导入。
RunnableFuture是如何在Callable与Thread之间实现搭桥功能的呢?RunnableFuture接口实现了两个目标:一是可以作为Thread线程实例的target实例,二是可以获取异步执行的结果。它是如何做到一箭双雕的呢?请看RunnableFuture接口的代码:
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V>
void run();
RunnableFuture继承了Runnable接口,从而保证了其实例可以作为Thread线程实例的target目标;同时,RunnableFuture通过继承Future接口,保证了可以获取未来的异步执行结果。
3、Future接口
Future接口至少提供了三大功能:
- 能够取消异步执行中的任务;
- 判断异步任务是否执行完成;
- 获取异步任务完成后的执行结果;
Future接口的源代码如下:
public interface Future<V>
// 取消异步执行中的任务
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
boolean isCancelled();
// 判断异步任务是否执行成功
boolean isDone();
// 获取异步任务完成后的结果
V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
V get(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
-
get():获取异步任务执行的结果。注意,这个方法的调用是阻塞性的。如果异步任务没有执行完成,异步结果获取线程(调用线程)会一直被阻塞,一直阻塞到异步任务执行完成,其异步结果返回给调用线程。
-
get(Long timeout,TimeUnit unit):设置时限,(调用线程)阻塞性地获取异步任务执行的结果。该方法的调用也是阻塞性的,但是结果获取线程(调用线程)会有一个阻塞时长限制,不会无限制地阻塞和等待,如果其阻塞时间超过设定的timeout时间,该方法将抛出异常,调用线程可捕获此异常。
-
boolean isDone():获取异步任务的执行状态。如果任务执行结束,就返回true。
-
boolean isCancelled():获取异步任务的取消状态。如果任务完成前被取消,就返回true。
-
boolean cancel(boolean mayInterruptRunning):取消异步任务的执行。
总体来说,Future是一个对异步任务进行交互、操作的接口。但是Future仅仅是一个接口,通过它没有办法直接完成对异步任务的操作,JDK提供了一个默认的实现类——FutureTask。
4、FutureTask类
FutureTask类是Future接口的实现类,提供了对异步任务的操作的具体实现。但是,FutureTask类不仅实现了Future接口,还实现了Runnable接口,或者更加准确地说,FutureTask类实现了RunnableFuture接口。
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>
前面讲到RunnableFuture接口很关键,既可以作为Thread线程实例的target目标,又可以获取并发任务执行的结果,是Thread与Callable之间一个非常重要的搭桥角色。但是,RunnableFuture只是一个接口,无法直接创建对象,如果需要创建对象,就需用到它的实现类——FutureTask。所以说,FutureTask类才是真正的在Thread与Callable之间搭桥的类。
FutureTask类的UML关系图大致如图:
从FutureTask类的UML关系图可以看到:FutureTask实现了RunnableFuture接口,而RunnableFuture接口继承了Runnable接口和Future接口,所以FutureTask既能作为一个Runnable类型的target执行目标直接被Thread执行,又能作为Future异步任务来获取Callable的计算结果。
FutureTask如何完成多线程的并发执行、任务结果的异步获取呢?FutureTask内部有一个Callable类型的成员——callable实例属性,具体如下:
private Callable<V> callable;
callable实例属性用来保存并发执行的Callable类型的任务,并且callable实例属性需要在FutureTask实例构造时进行初始化。FutureTask类实现了Runnable接口,在其run()方法的实现版本中会执行callable成员的call()方法。
此外,FutureTask内部还有另一个非常重要的Object类型的成员——outcome实例属性:
private Object outcome;
FutureTask的outcome实例属性用于保存callable成员call()方法的异步执行结果。在FutureTask类的run()方法完成callable成员的call()方法的执行之后,其结果将被保存在outcome实例属性中,供FutureTask类的get()方法获取。
5、使用Callable和FutureTask创建线程的具体步骤
通过FutureTask类和Callable接口的联合使用可以创建能够获取异步执行结果的线程,具体步骤如下:
(1) 创建一个Callable接口的实现类,并实现其call()方法,编写好异步执行的具体逻辑,可以有返回值。
(2) 使用Callable实现类的实例构造一个FutureTask实例。
(3) 使用FutureTask实例作为Thread构造器的target入参,构造新的Thread线程实例。
(4) 调用Thread实例的start()方法启动新线程,启动新线程的run()方法并发执行。其内部的执行过程为:启动Thread实例的run()方法并发执行后,会执行FutureTask实例的run()方法,最终会并发执行Callable实现类的call()方法。
(5) 调用FutureTask对象的get()方法阻塞性地获得并发线程的执行结果。
按照以上步骤,通过Callable接口和
JAVA-多线程-创建线程的三种方式
JAVA-多线程-创建线程的三种方式
- 并发:同一时间只有一条指令在执行,多个进程的指令被快速轮换执行。
- 并行:同一时间有多条指令在多个处理器上运行。
- 进程:每个运行中的程序就是一个进程。
- 线程:线程(Thread)也被称为轻量级进程(Lightweight Process),线程是进程的执行单元,在程序中是独立、并发的执行流。
多线程不会提高程序运行速度,但是会提高运行效率。
创建和使用线程的三种方式
继承Thread类创建的线程类
Thread类构造方法摘要
Thread() // 分配新的 Thread 对象。
Thread(String name) // 分配新的 Thread 对象。
Thread(Runnable target) // 分配新的 Thread 对象。
Thread(Runnable target, String name) //分配新的 Thread 对象。
Thread类方法摘要
currentThread() // 返回对当前正在执行的线程对象的引用。
getName() // 返回该线程的名称。
run() // 如果该线程是使用独立的 Runnable 运行对象构造的,则调用该 Runnable 对象的 run 方法;否则,该方法不执行任何操作并返回。
setName(String name) // 改变线程名称,使之与参数 name 相同。
start() //使该线程开始执行;Java 虚拟机调用该线程的 run 方法。
sleep(long millis) //在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠(暂停执行),此操作受到系统计时器和调度程序精度和准确性的影响。
通用的获取线程名称方法:Thread.currentThread().getName();
创建过程
- 创建Thread子类,重写run()方法,run()方法称为线程的执行体。
- 实例化Thread子类。
- 实例调用start()方法开启线程。
代码
// Thread子类
public class MyThread extends Thread{
public MyThread() {
super();
}
public MyThread(String name) {
super(name);
}
// Override描述线程任务
public void run() {
for (int i = 0;i < 100;i ++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
}
}
}
// 主线程
public static void main(String[] args) {
// 创建线程对象
MyThread mt = new MyThread("main");
// 开启线程
mt.start();
}
实现Runnable接口创建线程
使用Runnable接口的好处
Runnable接口的实现类只需要做一件事,那就是重写run()方法。好处是:
- 解决了单纯使用Thread类耦合性过强的问题
- run()方法可以返回值
- Thread类可以只用来启动线程
创建过程
- 定义Runnable接口的实现类,重写run()方法。
- 将Runnable的实现类的实例作为Thread的target实例化Thread类。
- 使用Thread的实例启动线程。
代码
// Runnable实现类
public class MyRunnable implements Runnable{
// 重写run()方法
public void run() {
for (int i = 0;i<100;i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
}
}
}
// 主线程
public static void main(String[] args) {
// 创建线程任务对象
MyRunnable mr = new MyRunnable();
// 创建线程对象并明确线程任务
Thread th = new Thread(mr);
// 启动线程
th.start();
// 描述主线程的任务
for (int i=0;i<100;i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
}
}
使用线程池创建线程
在JDK1.5前的程序员将多个线程封装到ArrayList集合中,用这种方式来进行简化创建线程的操作。在JDK1.5后java添加了线程池的功能。
方法和类
- Callable接口:与Runnable接口功能相似,用来指定线程的任务。其中的call()方法,用来返回线程任务执行完毕后的结果,call方法可抛出异常。
- ExecutorService:线程池类
Future submit(Callable task):获取线程池中的某一个线程对象,并执行线程中的call()方法
- Future接口:用来记录线程任务执行完毕后产生的结果。
创建过程
- 创建线程池对象
- 创建Callable接口子类对象
- 提交Callable接口子类对象
- 关闭线程池
代码
// Callable实现类
public class TestCallable implements Callable<Integer>{
private int num;
// 重写call()
public Integer call() throws Exception {
int sum = 0;
for (int i = 0;i <= 10;i ++) {
sum += i;
}
return sum;
}
public TestCallable(int num) {
super();
this.num = num;
}
}
// 主线程
public static void main(String[] args) {
// 实例化线程池
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(3);
// 实例化Callable类
TestCallable tc = new TestCallable(10);
// 使用地址池实例创建线程并使用Future实例接收
Future<Integer> f = es.submit(tc);
try {
// 输出结果
System.out.println(f.get());
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
最后
所有的类的实例化完全可以使用匿名类进行处理,这样会让代码更简洁,也不会占用过多资源。
以上是关于Java多线程 - Java创建线程的4种方式的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章