Java多線程1:使用多線程的幾種方式以及對比


前言

Java多線程的使用有三種方法:繼承Thread類、實現Runnable接口和使用Callable和Future創建線程,本文將對這三種方法一一進行介紹。


1、繼承Thread類

實現方式很簡單,只需要創建一個類去繼承Thread類然后重寫run方法,在main方法中調用該類實例對象的start方法即可實現多線程並發。代碼:

public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run(){
        super.run();
        System.out.println("執行子線程...");
    }
}

測試用例:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.start();
        System.out.println("主線程...");
    }
}

運行結果:

當然,這里的結果不代表線程的執行順序,線程是並發執行的,如果多運行幾次,打印順序可能會不一樣。多線程的運行過程中,CPU是以不確定的方式去執行線程的,故運行結果與代碼的執行順序或者調用順序無關,運行結果也可能不一樣。關於線程執行的隨機性本文后面也有代碼示例。

這里還有一個需要注意的點就是main方法中應該調用的是myThread的start方法,而不是run()方法。調用start()方法是告訴CPU此線程已經准備就緒可以執行,進而系統有時間就會來執行其run()方法。而直接調用run()方法,則不是異步執行,而是等同於調用函數般按順序同步執行,這就失去了多線程的意義了。


2、實現Runnable接口

這種方式的實現也很簡單,就是把繼承Thread類改為實現Runnable接口。代碼如下:

public class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("執行子線程...");
    }
}

測試用例:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        Runnable runnable = new MyRunnable();
        Thread thread = new Thread(runnable);
        thread.start();
        System.out.println("主線程運行結束!");
    }
}

運行結果:

運行結果沒啥好說的,這里main中可以看到真正創建新線程還是通過Thread創建:

Thread thread = new Thread(runnable);

這一步Thread類的作用就是把run()方法包裝成線程執行體,然后依然通過start去告訴系統這個線程已經准備好了可以安排執行。


3、使用Callable和Future創建線程

上面的兩種方式都有這兩個問題:

  1. 無法獲取子線程的返回值
  2. run方法不可以拋出異常

為了解決這兩個問題,我們就需要用到Callable這個接口了。說到接口,上面的Runnable接口實現類實例是作為Thread類的構造函數的參數傳入的,之后通過Thread的start執行run方法中的內容。但是Callable並不是Runnable的子接口,是個全新的接口,它的實例不能直接傳入給Thread構造,所以需要另一個接口來轉換一下。

Java5提供了Future接口來代表Callable接口里call()方法的返回值,並為Future接口提供了一個實現類FutureTask,該實現類的繼承關系如圖所示:

可以看到,該實現類不僅實現了Future接口,還實現了Runnable接口,所以可以直接傳給Thread構造函數。

而關於FutureTask的構造函數如下:

所以這里面其實就是要比上一個方法再多一個轉換過程,最終一樣是通過Thread的start來創建新線程。有了這個思路,代碼就很容易理解了:

import java.util.concurrent.Callable;

public class MyCallable implements Callable {
    int i = 0;
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"  i的值:"+ i);
        return i++; //call方法可以有返回值
    }
}

測試:

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Callable callable = new MyCallable();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            FutureTask task = new FutureTask(callable);
            new Thread(task,"子線程"+ i).start();
            try {
                //獲取子線程的返回值
                System.out.println("子線程返回值:"+task.get() + "\n");
            }  catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

執行結果(部分):


4、線程執行的隨機性

上面介紹第一種方法的時候,說了線程的執行順序與start()的執行順序無關,而是CPU有空隙了就過來執行該線程,所以具有隨機性,執行順序也是隨機的。

示例代碼:

public class MyThread extends Thread {
    int i;
    public MyThread(int i){
        super();
        this.i = i;
    }
    @Override
    public void run(){
        System.out.println(i);
    }
}

測試代碼:

public class Test {
        Thread thread1 = new MyThread(1);
        Thread thread2 = new MyThread(2);
        Thread thread3 = new MyThread(3);
        Thread thread4 = new MyThread(4);
        Thread thread5 = new MyThread(5);
        Thread thread6 = new MyThread(6);
        Thread thread7 = new MyThread(7);
        Thread thread8 = new MyThread(8);
        Thread thread9 = new MyThread(9);
        Thread thread10 = new MyThread(10);

        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();
        thread4.start();
        thread5.start();
        thread6.start();
        thread7.start();
        thread8.start();
        thread9.start();
        thread10.start();
    }
}

運行結果體現了這一點:


5、三種方式的對比

第一種和后面兩種的對比:

1、通過代碼可以看出,第一種方法是最簡潔方便的,直接就可以start,不需要任何轉換
2、但是第一種有一個很不好的地方就是繼承了Thread類后由於java的單繼承機制,就不可以繼承其他的類了,而如果實現的是接口,就可以實現多個接口,使開發更靈活。

第二種和第三種方式對比:

1、同樣的,第二種方法相對第三種方式來說代碼更簡潔,使用更方便,少了一次轉換
2、第三種方法有兩個優點:有返回值、可以拋出異常

總結

實際開發中可能有更復雜的代碼實現,需要繼承其他的類,所以平時更推薦通過實現接口來實現多線程,也就是通過第二或第三種方式來實現,這樣能保持代碼靈活和解耦。
而選擇第二還是第三種方式,則要根據run()方法是不是需要返回值或者捕獲異常來決定,如果不需要,可以選擇用第二種方式實現,代碼更簡潔。

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