Java多线程的4种实现方式详解以及案例演示

Posted 2022-06-02 刘Java

Java中多线程的实现方式很多，本文介绍四种方法，分别是继承Thread、实现Runnable、实现Callable、使用线程池。在最后章节给出了全部方式的演示。

文章目录

• 1 继承Thread类
• • 1.1 步骤
  • 1.2 为什么要继承Thread类？为什么不直接创建Thread对象?
  • 1.3 Thread相关方法
  • 1.4 名称为什么是：Thread-? 编号
• 2 实现Runnable接口
• • 2.1 步骤
  • 2.2 Runnable接口
• 3 实现Callable接口
• • 3.1 概述
  • 3.2 相关方法
  • 3.3 步骤
  • 3.4 三种实现方式的比较
  • • 3.4.1 继承Thread类
    • 3.4.2 实现Runnable接口
    • 3.4.3 实现Callable接口
• 4 使用线程池工具
• 5 多线程创建方式演示

1 继承Thread类

1.1 步骤

1. 创建一个类，继承Thread类，该类具备多线程的特征。
2. 重写Tread类的run方法，在run方法当中定义线程任务。Run()方法体又叫线程执行体。
3. 创建Tread类的子类的实例，即创建了线程对象。通过调用该对象的start方法开启一条新线程，调用start方法之后java虚拟机会自动调用该线程的run方法。

class Thread1 extends Thread 
    @Override
    public void run() 
        //线程任务....
        System.out.println("继承thread");
    

Thread1 thread1 = new Thread1();
thread1.start();

1.2 为什么要继承Thread类？为什么不直接创建Thread对象?

new Thread类得到一个线程对象是没有任何问题的，调用start()开启了一个新的线程，此时JVM会自动去调用run方法，但是run方法当中没有任何的内容。

所以需要定义一个类，继承Thread类，此时就可以重写run方法，把线程任务定义在run方法当中即可。

1.3 Thread相关方法

    //获得当前线程对象；
    //当一个类继承Tread类时，run方法中直接使用this关键字即可获取当前线程对象，而this关键字可以省略。
    static Thread currentThread()

    //获得线程的名称：run方法中直接getName();
    //线程的名称：默认情况是Thread-0开始，数字依次往后增加，当然可以自定义线程的名称；每个线程都有一个标识名，并且多个线程可以同名。
    //主线程默认名称： main   主线程的执行体：main方法
    String getName()

    //自定义线程名称,run方法中直接setName(String name);
    void setName(String name)

    //测试线程是否处于活动状态。就绪态和运行态就是活动状态.
    boolean isAlive()

1.4 名称为什么是：Thread-? 编号

这个简单，我们进入Thread类看看源码就知道了。

public class Thread implements Runnable 
    //定义名字的变量
    private volatile String name;
    //定义线程计数器
    private static int threadInitNumber;

    private static synchronized int nextThreadNum() 
        //调用该方法,计数器自增1
        return threadInitNumber++;
    

    //构造器    
    Thread(Runnable target, AccessControlContext acc) 
        //调用构造器,此处将名字设为"Thread-",调用计数器方法
        init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0, acc, false);
    

    //init
    private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name, long stackSize, AccessControlContext acc, boolean inheritThreadLocals) 
        if (name == null) 
            throw new NullPointerException("name cannot be null");
        
        //给名字初始化
        this.name = name;
        //.....省略了代码
    

2 实现Runnable接口

2.1 步骤

1. 创建一个类A：实现Runnable接口，并重写run方法，在run方法内定义线程任务。
2. 创建Runnable接口实现类的实例并且作为一个target传递给Thread类的构造器创建一个Thread类对象，此时Runnable接口和Thread类就具有联系，而该Thread对象才是真正的线程对象。
3. 使用Thread对象的start方法开启一个新的线程

注意：当类实现Runnable接口时，只能用Thread.currentThread()方法获取当前线程对象。

2.2 Runnable接口

Runnable为非Thread子类的类提供了一种激活方式。激活的意思是说某个线程已启动并且尚未停止。通过实例化某个 Thread 实例并将自身作为运行目标，就可以运行实现 Runnable 的类而无需创建 Thread 的子类。

大多数情况下，如果只想重写run()方法，而不重写其他Thread 方法，那么应使用 Runnable 接口。这很重要，因为除非程序员打算修改或增强类的基本行为，否则不应为该类创建子类。Java应该慎用继承。

唯一的方法： void run(); 要想实现该接口必须重写该方法!

3 实现Callable接口

3.1 概述

Java5使用Callable和Future创建线程,一般和ExecutorService连用。

和Runnable接口不一样，Callable接口提供了一个call（）方法作为线程执行体，call()方法比run()方法功能要强大：

1. call()方法可以有返回值。
2. call()方法可以声明抛出异常。

Java5提供了Future接口来代表Callable接口里call()方法的返回值，并且为Future接口提供了一个实现类FutureTask，这个实现类既实现了Future接口，还实现了Runnable接口，因此可以作为Thread类的target。在Future接口里定义了几个公共方法来控制它关联的Callable任务。

3.2 相关方法

    //试图取消该Future里面关联的Callable任务
    boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning)

    //返回Callable里call（）方法的返回值，调用这个方法会导致程序阻塞，必须等到子线程结束后才会得到返回值。
    V get()

    //返回Callable里call（）方法的返回值，最多阻塞timeout时间，经过指定时间没有返回抛出TimeoutException
    V get(long timeout, TimeUnit unit)

    //若Callable任务完成，返回True
    boolean isDone()

    //如果在Callable任务正常完成前被取消，返回True
    boolean isCancelled()

3.3 步骤

1. 创建一个类A实现Callable接口，重写call方法定义线程任务。
2. 新建FutureTask类，传入类A，该类可以获取返回值。
3. 新建Thread类传入FutureTask对象，使用start方法开启线程。
4. 使用FutureTask类的get方法获取返回值。

3.4 三种实现方式的比较

3.4.1 继承Thread类

1. 实现简单，直接继承Thread即可。并且在run()方法内获取当前线程直接使用this
   就可以了，无须使用Thread.currentThread() 方法；
2. java当中的继承只能是单继承，一个类只能继承一个直接父类。如果一个类继承了Thread类，就不能有其他的父类。
3. 创建的对象，即封装了线程任务，又封装了线程对象的特点(线程对象)，不同的东西封装到了一个对象之中，不符合java面向对象的特点。

3.4.2 实现Runnable接口

1. run()方法内获取当前线程不能使用使用this，必须使用Thread.currentThread() 方法；
2. 将线程任务单独的封装到一个接口实现类当中，将线程任务和线程对象进行了分离：Runnable接口实现类当中定义线程任务，Thread类封装了线程对象，将不同的功能封装到不同的对象之中，这种思想更加的符合面向对象的特点。
3. 避免了单继承带来的局限性。
4. 适合多条线程处理同一个资源的情况，很容易的实现资源共享。需要多个线程完成一个任务时，比如：多个线程共同卖100张票，他们需要共享100张票这个资源。

3.4.3 实现Callable接口

具有实现Runnable接口的特点，同时还能获取返回值，并且可以抛出异常。

4 使用线程池工具

线程池提供了一个线程队列，队列中保存着所有等待状态的线程，避免了创建与销毁额外开销，提高了响应的速度，建议大家使用这种方法创建、管理线程。

体系结构：

java.util.concurrent.Executor : 负责线程的使用与调度的根接口
|–ExecutorService 子接口: 线程池的主要接口
|–ThreadPoolExecutor 线程池的实现类
|–ScheduledExecutorService 子接口：负责线程的调度
|–ScheduledThreadPoolExecutor ：继承 ThreadPoolExecutor，实现 ScheduledExecutorService

工具类 : Executors

ExecutorService newFixedThreadPool() : 创建固定大小的线程池
ExecutorService newCachedThreadPool() : 缓存线程池，线程池的数量不固定，可以根据需求自动的更改数量。
ExecutorService newSingleThreadExecutor() : 创建单个线程池。线程池中只有一个线程
ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool() : 创建固定大小的线程，可以延迟或定时的执行任务。

5 多线程创建方式演示

public class ThreadCreate 

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException 
        //main线程
        System.out.println("main: " + Thread.currentThread().getName());

        //方式一
        Thread1 thread1 = new Thread1();
        thread1.start();
        //方式二
        Thread thread = new Thread(new Thread2());
        thread.start();

        //方式三
        FutureTask<String> stringFutureTask = new FutureTask<String>(new Thread3());
        Thread thread2 = new Thread(stringFutureTask);
        thread2.start();
        //获取返回值
        String s = stringFutureTask.get();
        System.out.println(s);

        //方法四:线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        executorService.execute(() -> System.out.println("线程池方式: " + Thread.currentThread().getName()));
        executorService.shutdown();
    




class Thread1 extends Thread 
    @Override
    public void run() 
        System.out.println("继承THread: " + this.getName());
    


class Thread2 implements Runnable 
    @Override
    public void run() 
        System.out.println("实现Runnable: " + Thread.currentThread().getName());
    


class Thread3 implements Callable 
    @Override
    public Object call() 
        System.out.print("实现Callable: ");
        return Thread.currentThread().getName();
    

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