Java并发编程之Java创建线程的三种方式

ゝ一纸荒年。 2022-04-02 15:46 215阅读 0赞

### 引言 ###

在日常的开发工作中，多线程开发可以说是一项必要的技能。优秀的程序员必须对线程有深入的理解。我是一个Java程序员，而Java语言本身对于线程开发的支持是非常成熟的。今天，我们来到了一个学习如何在Java中创建线程的门。

创建线程的三种方式

Java创建线程主要有三种方式：

1、继承Thread类

2、实现Runnable接口

3、使用Callable和Future创建线程

下面讨论这三种方法的实现以及它们之间的比较。

一、继承Thread类

步骤：

1、创建一个线程子类继承Thread类

2、重写run() 方法，把需要线程执行的程序放入run方法，线程启动后方法里的程序就会运行

2、创建该类的实例，并调用对象的start()方法启动线程示例代码如下：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNzAxOTU2_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

当运行main方法时，程序将执行run()方法的内容。执行后，线程将消失。为什么必须重写run()方法？单击方法的源代码时，您会发现Thread的run()方法实际上什么都不做。

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

如果在run()中没有要运行的程序，线程将在启动后直接死掉。如果希望线程执行某些操作，则必须重写run()方法。同时，应当注意，线程启动需要调用start()方法，但是对run()方法的直接调用也可以被编译并正确运行。

public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new ThreadDemo();
        thread.run();
    }

But this is a common method call, and there is no new thread, so it loses the meaning of the thread itself.

### 二、实现Runnable接口 ###

1、定义一个线程类来实现Runnable接口，并重写接口的run()方法，该方法仍然包含指定要执行的程序。

2、创建一个Runnable实现类实例，将其作为目标参数传递，并创建一个Thread类实例。3、调用Thread类实例的start()方法来启动线程。

public class RunnableDemo implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("我是Runnable接口......");
        }
        public static void main(String[] args) {
    
            RunnableDemo demo = new RunnableDemo();
            Thread thread = new Thread(demo);
            thread.start();
        }
    }

这是一种基于接口的方法，比继承Thread灵活得多，但是它需要创建一个更线程化的对象。打开源代码，可以发现当Runnable实现类的实例作为参数目标传入时，它被分配给当前线程类的目标，而在run()中执行的程序是分配给该目标的run()方法。

public Thread(Runnable target) {
        init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
    }
    
    private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
                          long stackSize, AccessControlContext acc) {
                          
            ...........这里省略部分源码..........
            
            this.target = target;
            setPriority(priority);
            if (parent.inheritableThreadLocals != null)
                this.inheritableThreadLocals =
                    ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
            /* Stash the specified stack size in case the VM cares */
            this.stackSize = stackSize;
    
            /* Set thread ID */
            tid = nextThreadID();
        }
        
        @Override
        public void run() {
            if (target != null) {
                target.run();
            }
        }

### 三、使用Callable和Future创建线程 ###

使用Callable创建线程类似于使用Runnable接口创建线程。区别在于Callable接口提供call()方法作为线程执行器，而Runnable接口提供run()方法。同时，call()方法可以具有返回值，并且需要FutureTask类来包装Callable对象。

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

步骤：

1、创建Callable接口的实现类，实现call() 方法

2、创建Callable实现类实例，通过FutureTask类来包装Callable对象，该对象封装了Callable对象的call()方法的返回值。

3、将创建的FutureTask对象作为target参数传入，创建Thread线程实例并启动新线程。4、调用FutureTask对象的get方法获取返回值。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNzAxOTU2_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

执行main方法后，程序输出如下结果：  
task 返回值为：1

注意这个任务。get()返回call()方法的结果。那么它在内部是如何工作的呢？首先打开FutureTask的构造方法，可以看到Callable对象作为参数传递给当前实例的Callable成员。

public FutureTask(Callable<V> callable) {
        if (callable == null)
            throw new NullPointerException();
        this.callable = callable;
        this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
    }

同时，将成员变量状态设置为NEW。当任务启动时，它的run方法执行Callable的call()方法。

public void run() {
        if (state != NEW ||
            !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
                                         null, Thread.currentThread()))
            return;
        try {
            Callable<V> c = callable;
            if (c != null && state == NEW) {
                V result;
                boolean ran;
                try {
                    //把call()的返回结果复制给result
                    result = c.call();
                    ran = true;
                } catch (Throwable ex) {
                    result = null;
                    ran = false;
                    setException(ex);
                }
                if (ran)
                    //将结果设置给其他变量
                    set(result);
            }
        } finally {
            // runner must be non-null until state is settled to
            // prevent concurrent calls to run()
            runner = null;
            // state must be re-read after nulling runner to prevent
            // leaked interrupts
            int s = state;
            if (s >= INTERRUPTING)
                handlePossibleCancellationInterrupt(s);
        }
    }
    protected void set(V v) {
            if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
                //把传过来的值赋值给outcome成员
                outcome = v;
                UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, NORMAL); // final state
                finishCompletion();
            }
        }

在运行run()方法中的一系列程序之后，call()的返回结果被分配给结果，然后当任务执行时。调用get()方法，获得outcom的值。因此，返回结果是逻辑的。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNzAxOTU2_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

正如您所看到的，源代码的运行逻辑仍然相对清晰，代码相对容易理解，所以我建议读者有时间查看更多Java的底层源代码，这可以帮助我们理解函数是如何深入实现的。

三种方式的对比

我们已经完成了创建线程的所有三种方法，然后我们将讨论它们的比较。

从实现方式上看，使用Runnable接口和Callable接口的方式基本相同，只有Callable实现的方法体才有返回值，而继承Thread类的方法则使用继承方法，所以实际上可以将这三种方法分为两类进行分析。

1、使用继承Thread类的方式：  
优点：编码简单，并且当需要获取当前线程时，可以直接使用它  
缺点：因为Java支持单继承，继承继承线程后不能继承其他父类

2、使用Runnable接口和Callable接口的方式：  
•优势：

比较灵活，线程只是实现接口，还可以继承其他父类。

通过这种方式，多个线程可以共享一个目标对象，这非常适合于多线程处理相同的资源。

Callable接口的方式还能获取返回值。  
•劣势：

编码稍微复杂一些，需要创建更多的对象。

如果想访问当前线程，需要用Thread.currentThread()方法。

一般来说，这两种分类都有各自的优缺点，但实际上后者的缺点不值得一提。一般来说，建议通过接口直接创建线程。毕竟，单一继承的缺点相对较大。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNzAxOTU2_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220402/7c6421c9ce6044ea8f1a46080249cb08.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNzAxOTU2_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220402/c5e48061cc294f2888d8ecb5d32184cf.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNzAxOTU2_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20220402/f1d4b9b4f481497abd9e3464f929a5a1.png