【多线程】实现：Thread、Runable、Callable

我会带着你远行 2024-04-18 13:22 99阅读 0赞

### 多线程的实现方式： ###

多线程的实现方式，目前有4中： Thread、Runnable、Callable、线程池【本文不介绍】

1.  Thread类 ：通过继承Thread类，并重写其中的Run()方法，调用Thread.start() 方法启动线程
2.  Runnable接口：实现Runnable接口，并且完成Run()方法，仍需借用Thread.start()方法启动线程
3.  Callable接口： 通过实现接口，重写call()方法【有返回值】，通过 FutureTask装饰，最终也是需要Thread.start()方法启动线程

### 代码示例： ###

1.  继承Thread ：

public class ThreadTest extends Thread{
    
        public static void main(String[] args) {
            ThreadTest threadTest = new ThreadTest();
            threadTest.start();
        }
    
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("I am Thread! ");
        }
    }

运行结果：

I am Thread!

1.  实现Runnable 接口 ：

public class RunnableTest implements Runnable {
    
        public static void main(String[] args) {
            RunnableTest runnableTest = new RunnableTest();
            new Thread(runnableTest).start();
        }
    
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("I am Runnable");
        }
    }

运行结果：

I am Runnable

1.  Callable接口实现多线程需要借助 FutureTask 类：

import java.util.concurrent.Callable;
    import java.util.concurrent.ExecutionException;
    import java.util.concurrent.FutureTask;
    
    public class CallableTest implements Callable {
    
        public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
            CallableTest callableTest = new CallableTest();
            FutureTask<String> task = new FutureTask<String>(callableTest);
            new Thread(task).start();
            System.out.println(task.get());
    
        }
    
        @Override
        public Object call() throws Exception {
            return "I am CallableTest !";
        }
    }

运行结果：

I am CallableTest!

### 源码解析： ###

###### 关于Thread类 和 Runnable接口,我们可以看到： ######

1.  Runnable 中 ：

public interface Runnable {
       
        // 定义了Run()方法,执行入口，业务逻辑均在此方法中实现
        public abstract void run();

1.  在Thread中：

public  class Thread implements Runnable {
    
    	// Runnable的实现类， 上面的实例代码 runnableTest 对象
    	private Runnable target;
    
      // 线程启动方法
       public synchronized void start() {
           
           // 状态校验  0：NEW 新建状态
            if (threadStatus != 0)
                throw new IllegalThreadStateException();
                
             // 添加进线程组 -main 方法中， 后续调用
            group.add(this);
    
            boolean started = false;
            try {
               //调用native方法执行线程run方法
                start0();
                started = true;
            } finally {
                try {
                    if (!started) {
                        // 启动失败，从线程组中移除当前前程
                        group.threadStartFailed(this);
                    }
                } catch (Throwable ignore) {
                    /* do nothing. If start0 threw a Throwable then
                      it will be passed up the call stack */
                }
            }
        }
    
        // 原生的方法
        private native void start0();
    
       // 当多线程的实现方式实现Runnable 接口时，通过 thread.run() 方法调用 runnableTest.run()方法
        public void run() {
            if (target != null) {
                target.run();
            }
        }
        
       // 省略代码
    
    }

1.  我们可以看到不管是Thread 还是 Runnable 线程的真正实现都是有Thread.start() 方法启用的。  
    再调用 原生start0() ， 回调到 run() 方法中【Runnable 通过thread.run() 方法调用 target.run()，实现我们的业务逻辑】
2.  Thread 和 Runnable 的区别就在于，Java 是单继承 和多实现，使用Thread 类 难免会对我们的业务扩展产生影响。
3.  面试中还有一个常问的问题：如果一个线程多次Start 后的结果 ， 答案就在于 if (threadStatus != 0) throw new IllegalThreadStateException() 这两代码，每次启动时都会判断 当前 thread 的运行状态，上次的start 会使得 threadStatus != 0 继而抛出异常。

###### 关于FutureTask类 和 Callable接口实现的多线程： ######

1.  Callable 接口

public interface Callable<V> {
       
       // 计算结果，如果无法执行，则引发异常
        V call() throws Exception;
    }

1.  FutureTask 继承关系：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poYW5neW9uZzAxMjQ1_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
    FutureTask 部分源码：

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
    
    
        // 实现 Runnable run() 方法
        public void run() {
            //  判断当前线程的状态
            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 {
                        // 执行 Call 方法，并获得返回结果
                        result = c.call();
                        ran = true;
                    } catch (Throwable ex) {
                        // call 方法抛出异常
                        result = null;
                        ran = false;
                        setException(ex);
                    }
                    // 执行成功将 返回结果放到 outcome 中，在通过get()获得
                    if (ran)
                        set(result);
                }
            } finally {
                runner = null;
                int s = state;
                if (s >= INTERRUPTING)
                    handlePossibleCancellationInterrupt(s);
            }
        }
    
        // 等待线程结束，获得线程的返回值 outcome
        public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
            int s = state;
            if (s <= COMPLETING)
                // 等待线程执行结束，或者执行异常
                s = awaitDone(false, 0L);
            return report(s);
        }
    
        // 等待线程执行结束，或者执行异常 ，并返回线程的状态
        private int awaitDone(boolean timed, long nanos)
                throws InterruptedException {
            final long deadline = timed ? System.nanoTime() + nanos : 0L;
            WaitNode q = null;
            boolean queued = false;
            // 自旋等待线程执行结束
            for (;;) {
                // 线程被中断
                if (Thread.interrupted()) {
                    removeWaiter(q);
                    throw new InterruptedException();
                }
    
                int s = state;
                // 执行结束返回
                if (s > COMPLETING) {
                    if (q != null)
                        q.thread = null;
                    return s;
                }
                else if (s == COMPLETING) // cannot time out yet
                    Thread.yield();
                else if (q == null)
                    q = new WaitNode();
                else if (!queued)
                    queued = UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset,
                            q.next = waiters, q);
                else if (timed) {
                    nanos = deadline - System.nanoTime();
                    if (nanos <= 0L) {
                        removeWaiter(q);
                        return state;
                    }
                    LockSupport.parkNanos(this, nanos);
                }
                else
                    LockSupport.park(this);
            }
        }
    }

1.  结合 Callable 和 FutureTask 源码不难发现， FutureTask 本身是实现了Runnable 接口，已经帮我们实现了多线程功能，我们定义的 CallableTest 作为一个 变量 赋值 FutureTask\#callable 参数中，
2.  在执行 Thread\#start() 方法中，会调用 FutureTask\#run() 方法，再到我们的 callable.call() 方法，进入到我们的业务，并把返回值赋值给 outCome。
3.  当我们通过 task.get() 回去返回值时，通过等待 线程执行结束，获得 call() 的返回值并返回。
4.  总而言之， FutureTask 是个已经写好了的线程对象，我仅需吧 Callable交给他执行，即可

#### 以上仅为博主的简单认识，多多评论交流。 ####

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