创建线程的几种方式

淩亂°似流年 2021-06-11 15:12 559阅读 0赞

编写多线程程序是为了实现多任务的并发执行，从而能够更好地与用户交互。一般有四种方法，Thread,Runnable,Callable,使用Executor框架来创建线程池。

Runnable和Callable的区别是，  
(1)Callable规定的方法是call(),Runnable规定的方法是run().  
(2)Callable的任务执行后可返回值，而Runnable的任务是不能返回值得  
(3)call方法可以抛出异常，run方法不可以  
(4)运行Callable任务可以拿到一个Future对象，表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并检索计算的结果。通过Future对象可以了解任务执行情况，可取消任务的执行，还可获取执行结果。

1、**通过实现Runnable接口来创建Thread线程：**

步骤1：创建实现Runnable接口的类：

class SomeRunnable implements Runnable
    {
        public void run()
        {
          //do something here
        }
    }

步骤2：创建一个类对象：

Runnable oneRunnable = new SomeRunnable();

步骤3：由Runnable创建一个Thread对象：

Thread oneThread = new Thread(oneRunnable);

步骤4：启动线程：

oneThread.start();

至此，一个线程就创建完成了。

注释：线程的执行流程很简单，当执行代码oneThread.start();时，就会执行oneRunnable对象中的void run();方法，

该方法执行完成后，线程就消亡了。

2、**与方法1类似，通过实现Callable接口来创建Thread线程**：其中，Callable接口（也只有一个方法）定义如下：

public interface Callable<V>   
 {   
     V call() throws Exception;   
 }

步骤1：创建实现Callable接口的类SomeCallable<Integer>（略）；

步骤2：创建一个类对象：

Callable<Integer> oneCallable = new SomeCallable<Integer>();

步骤3：由Callable<Integer>创建一个FutureTask<Integer>对象：

FutureTask<Integer> oneTask = new FutureTask<Integer>(oneCallable);

注释：FutureTask<Integer>是一个包装器，它通过接受Callable<Integer>来创建，它同时实现了Future和Runnable接口。 
步骤4：由FutureTask<Integer>创建一个Thread对象：

Thread oneThread = new Thread(oneTask);

步骤5：启动线程：

oneThread.start();

至此，一个线程就创建完成了。

3、**通过继承Thread类来创建一个线程：**

步骤1：定义一个继承Thread类的子类：

class SomeThead extends Thraad
    {
        public void run()
        {
         //do something here
        }
    }

步骤2：构造子类的一个对象：

SomeThread oneThread = new SomeThread();

步骤3：启动线程：

oneThread.start();

至此，一个线程就创建完成了。

注释：这种创建线程的方法不够好，主要是因为其涉及运行机制问题，影响程序性能。

**4、使用Executor框架来创建线程池**

在Java 5之后，并发编程引入了一堆新的启动、调度和管理线程的API。Executor框架便是Java 5中引入的，其内部使用了线程池机制，它在java.util.concurrent 包下，通过该框架来控制线程的启动、执行和关闭，可以简化并发编程的操作。因此，在Java 5之后，通过Executor来启动线程比使用Thread的start方法更好，除了更易管理，效率更好（用线程池实现，节约开销）外，还有关键的一点：有助于避免this逃逸问题。( this逃逸，  是指在构造函数返回之前，其它线程就持有该对象的引用，调用尚未构造完全的对象的方法，可能引发令人疑惑的错误，应该避免this逃逸事件的发生 )。

Executor框架包括：线程池，Executor，Executors，ExecutorService，CompletionService，Future，Callable等。

Executor接口中之定义了一个方法execute（Runnable command），该方法接收一个Runable实例，它用来执行一个任务，任务即一个实现了Runnable接口的类。ExecutorService接口继承自Executor接口，它提供了更丰富的实现多线程的方法，比如，ExecutorService提供了关闭自己的方法，以及可为跟踪一个或多个异步任务执行状况而生成 Future 的方法。 可以调用ExecutorService的shutdown（）方法来平滑地关闭 ExecutorService，调用该方法后，将导致ExecutorService停止接受任何新的任务且等待已经提交的任务执行完成(已经提交的任务会分两类：一类是已经在执行的，另一类是还没有开始执行的)，当所有已经提交的任务执行完毕后将会关闭ExecutorService。因此我们一般用该接口来实现和管理多线程。

ExecutorService的生命周期包括三种状态：运行、关闭、终止。创建后便进入运行状态，当调用了shutdown（）方法时，便进入关闭状态，此时意味着ExecutorService不再接受新的任务，但它还在执行已经提交了的任务，当素有已经提交了的任务执行完后，便到达终止状态。如果不调用shutdown（）方法，ExecutorService会一直处在运行状态，不断接收新的任务，执行新的任务，服务器端一般不需要关闭它，保持一直运行即可。

Executors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。

这四种方法都是用的Executors中的ThreadFactory建立的线程，下面就以上四个方法做个比较

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> newCachedThreadPool() &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;</td> 
 <td> -缓存型池子，先查看池中有没有以前建立的线程，如果有，就 reuse.如果没有，就建一个新的线程加入池中 -缓存型池子通常用于执行一些生存期很短的异步型任务 &nbsp;因此在一些面向连接的daemon型SERVER中用得不多。但对于生存期短的异步任务，它是Executor的首选。 -能reuse的线程，必须是timeout IDLE内的池中线程，缺省 &nbsp; &nbsp; timeout是60s,超过这个IDLE时长，线程实例将被终止及移出池。 &nbsp;&nbsp;注意，放入CachedThreadPool的线程不必担心其结束，超过TIMEOUT不活动，其会自动被终止。 &nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> newFixedThreadPool(int) &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;</td> 
 <td> -newFixedThreadPool与cacheThreadPool差不多，也是能reuse就用，但不能随时建新的线程 -其独特之处:任意时间点，最多只能有固定数目的活动线程存在，此时如果有新的线程要建立，只能放在另外的队列中等待，直到当前的线程中某个线程终止直接被移出池子 -和cacheThreadPool不同，FixedThreadPool没有IDLE机制（可能也有，但既然文档没提，肯定非常长，类似依赖上层的TCP或UDP IDLE机制之类的），所以FixedThreadPool多数针对一些很稳定很固定的正规并发线程，多用于服务器 -从方法的源代码看，cache池和fixed 池调用的是同一个底层 池，只不过参数不同: fixed池线程数固定，并且是0秒IDLE（无IDLE） &nbsp; &nbsp; cache池线程数支持0-Integer.MAX_VALUE(显然完全没考虑主机的资源承受能力），60秒IDLE&nbsp;&nbsp; &nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>newScheduledThreadPool(int)</td> 
 <td> -调度型线程池 -这个池子里的线程可以按schedule依次delay执行，或周期执行 &nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>SingleThreadExecutor()</td> 
 <td> -单例线程，任意时间池中只能有一个线程 -用的是和cache池和fixed池相同的底层池，但线程数目是1-1,0秒IDLE（无IDLE） &nbsp;</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

一般来说，CachedTheadPool在程序执行过程中通常会创建与所需数量相同的线程，然后在它回收旧线程时停止创建新线程，因此它是合理的Executor的首选，只有当这种方式会引发问题时（比如需要大量长时间面向连接的线程时），才需要考虑用FixedThreadPool。（该段话摘自《Thinking in Java》第四版）

# Executor执行Runnable任务 #

通过Executors的以上四个静态工厂方法获得 ExecutorService实例，而后调用该实例的execute（Runnable command）方法即可。一旦Runnable任务传递到execute（）方法，该方法便会自动在一个线程上

import java.util.concurrent.ExecutorService; 
 import java.util.concurrent.Executors; 
 
 public class TestCachedThreadPool{ 
 public static void main(String[] args){ 
 ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); 
 // ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5); 
 // ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor(); 
 for (int i = 0; i < 5; i++){ 
 executorService.execute(new TestRunnable()); 
 System.out.println("************* a" + i + " *************"); 
 } 
 executorService.shutdown(); 
 } 
 } 
 
 class TestRunnable implements Runnable{ 
 public void run(){ 
 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程被调用了。"); 
 } 
 }

某次执行后的结果如下：

![20131221161412609][]

从结果中可以看出，pool-1-thread-1和pool-1-thread-2均被调用了两次，这是随机的，execute会首先在线程池中选择一个已有空闲线程来执行任务，如果线程池中没有空闲线程，它便会创建一个新的线程来执行任务。

# *Executor执行Callable任务* #

在Java 5之后，任务分两类：一类是实现了Runnable接口的类，一类是实现了Callable接口的类。两者都可以被ExecutorService执行，但是Runnable任务没有返回值，而Callable任务有返回值。并且Callable的call()方法只能通过ExecutorService的submit(Callable<T> task) 方法来执行，并且返回一个 <T>Future<T>，是表示任务等待完成的 Future。

Callable接口类似于Runnable，两者都是为那些其实例可能被另一个线程执行的类设计的。但是 Runnable 不会返回结果，并且无法抛出经过检查的异常而Callable有返回结果，而且当获取返回结果时可能会抛出异常。Callable中的call()方法类似Runnable的run()方法，区别同样是有返回值，后者没有。

当将一个Callable的对象传递给ExecutorService的submit方法，则该call方法自动在一个线程上执行，并且会返回执行结果Future对象。同样，将Runnable的对象传递给ExecutorService的submit方法，则该run方法自动在一个线程上执行，并且会返回执行结果Future对象，但是在该Future对象上调用get方法，将返回null。

下面给出一个Executor执行Callable任务的示例代码：

import java.util.ArrayList; 
 import java.util.List; 
 import java.util.concurrent.*; 
 
 public class CallableDemo{ 
 public static void main(String[] args){ 
 ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); 
 List<Future<String>> resultList = new ArrayList<Future<String>>(); 
 
 //创建10个任务并执行 
 for (int i = 0; i < 10; i++){ 
 //使用ExecutorService执行Callable类型的任务，并将结果保存在future变量中 
 Future<String> future = executorService.submit(new TaskWithResult(i)); 
 //将任务执行结果存储到List中 
 resultList.add(future); 
 } 
 
 //遍历任务的结果 
 for (Future<String> fs : resultList){ 
 try{ 
 while(!fs.isDone);//Future返回如果没有完成，则一直循环等待，直到Future返回完成 
 System.out.println(fs.get()); //打印各个线程（任务）执行的结果 
 }catch(InterruptedException e){ 
 e.printStackTrace(); 
 }catch(ExecutionException e){ 
 e.printStackTrace(); 
 }finally{ 
 //启动一次顺序关闭，执行以前提交的任务，但不接受新任务 
 executorService.shutdown(); 
 } 
 } 
 } 
 } 
 
 
 class TaskWithResult implements Callable<String>{ 
 private int id; 
 
 public TaskWithResult(int id){ 
 this.id = id; 
 } 
 
 /** 
 * 任务的具体过程，一旦任务传给ExecutorService的submit方法， 
 * 则该方法自动在一个线程上执行 
 */ 
 public String call() throws Exception { 
 System.out.println("call()方法被自动调用！！！ " + Thread.currentThread().getName()); 
 //该返回结果将被Future的get方法得到 
 return "call()方法被自动调用，任务返回的结果是：" + id + " " + Thread.currentThread().getName(); 
 } 
 }

某次执行结果如下：

![20131221170327718][]

从结果中可以同样可以看出，submit也是首先选择空闲线程来执行任务，如果没有，才会创建新的线程来执行任务。另外，需要注意：如果Future的返回尚未完成，则get（）方法会阻塞等待，直到Future完成返回，可以通过调用isDone（）方法判断Future是否完成了返回。

# 自定义线程池 #

自定义线程池，可以用ThreadPoolExecutor类创建，它有多个构造方法来创建线程池，用该类很容易实现自定义的线程池，这里先贴上示例程序：

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; 
 import java.util.concurrent.BlockingQueue; 
 import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor; 
 import java.util.concurrent.TimeUnit; 
 
 public class ThreadPoolTest{ 
 public static void main(String[] args){ 
 //创建等待队列 
 BlockingQueue<Runnable> bqueue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(20); 
 //创建线程池，池中保存的线程数为3，允许的最大线程数为5 
 ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(3,5,50,TimeUnit.MILLISECONDS,bqueue); 
 //创建七个任务 
 Runnable t1 = new MyThread(); 
 Runnable t2 = new MyThread(); 
 Runnable t3 = new MyThread(); 
 Runnable t4 = new MyThread(); 
 Runnable t5 = new MyThread(); 
 Runnable t6 = new MyThread(); 
 Runnable t7 = new MyThread(); 
 //每个任务会在一个线程上执行 
 pool.execute(t1); 
 pool.execute(t2); 
 pool.execute(t3); 
 pool.execute(t4); 
 pool.execute(t5); 
 pool.execute(t6); 
 pool.execute(t7); 
 //关闭线程池 
 pool.shutdown(); 
 } 
 } 
 
 class MyThread implements Runnable{ 
 @Override 
 public void run(){ 
 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在执行。。。"); 
 try{ 
 Thread.sleep(100); 
 }catch(InterruptedException e){ 
 e.printStackTrace(); 
 } 
 } 
 }

运行结果如下：

![20131222102933609][]

从结果中可以看出，七个任务是在线程池的三个线程上执行的。这里简要说明下用到的ThreadPoolExecuror类的构造方法中各个参数的含义。

public ThreadPoolExecutor (int corePoolSize, int maximumPoolSize, long         keepAliveTime, TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue)

corePoolSize：线程池中所保存的线程数，包括空闲线程。

maximumPoolSize：池中允许的最大线程数。

keepAliveTime：当线程数大于核心数时，该参数为所有的任务终止前，多余的空闲线程等待新任务的最长时间。

unit：等待时间的单位。

workQueue：任务执行前保存任务的队列，仅保存由execute方法提交的Runnable任务。

[20131221161412609]: /images/20210606/9110612f974e48fb8e5407d1e0189f47.png
[20131221170327718]: /images/20210606/23bcfefa221d454796c96cf39f05fdbd.png
[20131222102933609]: /images/20210606/8083824c112148e9a5c0b361b2ecefc8.png