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Java多线程学习(二)---线程创建方式

线程创建方式

摘要：

1. 通过继承Thread类来创建并启动多线程的方式

2. 通过实现Runnable接口来创建并启动线程的方式

3. 通过实现Callable接口来创建并启动线程的方式

4. 总结Java中创建线程的方式，比较各自优势和区别

一、继承Thread类创建线程类

1.1 继承Thread类创建线程步骤

Java使用 Thread类代表线程，所有的线程对象都必须是 Thread类或其子类的实例。每个线程的作用是完成一定的任务，实际上就是执行一段程序流即一段顺序执行的代码。Java使用线程执行体来代表这段程序流。Java中通过继承Thread类来创建并 启动多线程 的步骤如下：

01. 定义Thread类的子类，并重写该类的 run()方法，该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务

因此把run()方法称为线程执行体

02. 创建Thread子类的实例，即创建了线程对象

03. 调用线程对象的start()方法来启动该线程

1.2 继承Thread类创建线程示例

下面程序示范了通过继承Thread类来创建并启动多线程：

// 通过继承 Thread 类来创建线程类
public class MyThreadTest extends Thread {
private int i;
// 重写 run 方法， run 方法的方法体就是线程执行体
public void run() {
for (; i < 100; i++) {
// 当线程类继承 Thread 类时，直接使用 this 即可获取当前线程
// Thread 对象的 getName() 返回当前该线程的名字
// 因此可以直接调用 getName() 方法返回当前线程的名
System.out.println(getName() + "" + i);
}
}
public static void main(String[] args) {
for ( int i = 0; i < 100; i++) {
// 调用 Thread 的 currentThread 方法获取当前线程
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "" + i);
if (i == 20) {
// 创建、并启动第一条线程
new MyThreadTest().start();
// 创建、并启动第二条线程
new MyThreadTest().start();
}
}
}
}

运行部分结果：

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虽然上面程序只显式地创建并启动了2个线程，但实际上程序有3个线程，即程序显式创建的 2个 子线程 和 1个 主线程 。前面已经提到，当Java程序开始运行后，程序至少会创建一个主线程，主线程的线程执行体不是由run()方法确定的，而是由 main()方法确定的，main()方法的方法体代表主线程的线程执行体。

该程序无论被执行多少次输出的记录数是一定的，一共是300条记录。主线程会执行for循环打印100条记录，两个子线程分别打印100条记录，一共300条记录。因为i变量是MyThreadTest的实例属性，而不是局部变量，但因为程序每次创建线程对象时都需要创建一个MyThreadTest对象，所以Thread-0和Thread-1不能共享该实例属性，所以每个线程都将执行100次循环。

二、实现Runnable接口创建线程类

2.1 实现Runnable接口创建线程步骤

实现Runnable接口来创建并启动多线程的步骤如下：

01. 定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体

02. 创建Runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread的 target 来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象

03. 调用线程对象的start()方法来启动线程

需要注意的是： Runnable对象仅仅作为 Thread对象的 target ， Runnable实现类里包含的run()方法仅作为线程执行体。而实际的线程对象依然是Thread实例，只是该Thread线程负责执行其target的run()方法。

2.2实现Runnable接口创建线程示例

下面程序示范了通过实现Runnable接口创建线程步骤：

public class MyRunnableTest implements Runnable {
private int i;
void print(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "" + i);
}
// run 方法同样是线程执行体
public void run() {
for (; i < 100; i++) {
// 当线程类实现 Runnable 接口时，
// 如果想获取当前线程，只能用 Thread.currentThread() 方法。
print();
}
}
public static void main(String[] args) {
for ( int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "" + i);
if (i == 20) {
MyRunnableTest st = new MyRunnableTest();
// 通过 new Thread(target , name) 方法创建新线程
new Thread(st, " 新线程 -1 ").start();
new Thread(st, " 新线程 -2 ").start();
}
}
}
}

运行部分结果：

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从该运行结果中我们可以看出，控制台上输出的内容是乱序的，而且每次结果不尽相同。这是因为：

01. 在这种方式下，程序所创建的Runnable对象只是线程的target，而多个线程可以共享同一个target。

02. 所以多个线程可以共享同一个线程类即线程的 target类的实例属性。

03. 往控制台窗口print()输出的过程并不是多线程安全的，在一个线程输出过程中另一个线程也可以输出。

为能够保证顺序输出，我们可以对打印方法设置Synchronized，让每次只能有一个进程能够访问打印，代码如下：

public class MyRunnableTest implements Runnable {
private int i;
synchronized void print(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "" + i);
}
// run 方法同样是线程执行体
public void run() {
for (; i < 100; i++) {
// 当线程类实现 Runnable 接口时，
// 如果想获取当前线程，只能用 Thread.currentThread() 方法。
print();
}
}
public static void main(String[] args) {
for ( int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "" + i);
if (i == 20) {
MyRunnableTest st = new MyRunnableTest();
// 通过 new Thread(target , name) 方法创建新线程
new Thread(st, " 新线程 -1 ").start();
new Thread(st, " 新线程 -2 ").start();
}
}
}
}

运行结果：

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该运行结果，更加明显的证明了，在这种方式下，多个线程共享了 tartget类实例的属性

三、使用Callable和Future创建线程

3.1 Callable和Future接口概述

3.1.1 callable接口概述

也许受此启发，从Java 5开始，Java提供了 Callable接口，该接口怎么看都像是Runnable接口的增强版，Callable接口提供了一个 call() 方法可以作为线程执行体，但call()方法比run()方法功能更强大。

01. call()方法可以有返回值

02. call()方法可以声明抛出异常

因此我们完全可以提供一个Callable对象作为 Thread的target ，而该线程的线程执行体就是该Callable对象的call()方法。问题是： Callable接口是Java 5新增的接口，而且它不是Runnable接口的子接口，所以 Callable对象不能直接作为Thread的target 。而且call()方法还有一个返回值-----call()方法并不是直接调用，它是作为线程执行体被调用的。那么如何获取call()方法的返回值呢？

3.1.2 Future接口概述

Java 5提供了 Future接口来代表Callable接口里 call()方法的返回值，并为Future接口提供了一个 FutureTask实现类 ，该实现类 实现了 Future接口和 Runnable接口可以作为Thread类的target。在Future接口里定义了如下几个公共方法来控制它关联的Callable任务：

1. boolcan cancel (boolean maylnterruptltRunning)：试图取消该Future里关联的Callable任务

2. V get ()：返回Callable任务里call()方法的返回值。调用该方法将导致程序阻塞，必须等到子线程结束后才会得到返回值

3. V get (long timeout，TimeUnit unit)：返回Callable任务里call()方法的返回值。

该方法让程序最多阻塞 timeout 和 unit 指定的时间，如果经过指定时间后Callable任务依然没有返回值，

将会抛出TimeoutExccption异常

4. boolean isCancelled ()：如果在Callable任务正常完成前被取消，则返回true

5. boolean isDone ()：妇果Callable任务已完成，则返回true

注意：Callable接口有泛型限制，Callable接口里的泛型形参类型与call()方法返回值类型相同。

3.1.3 创建并启动有返回值的线程的步骤

01. 创建Callable接口的实现类，并实现 call()方法，该cal()方法将作为线程执行体，且该call()方法有返回值

02. 创建Callable实现类的实例，使用FutureTask类来包装Callable对象

该FutureTask对象封装了该Callable对象的call()方法的返回值

03. 使用FutureTask对象作为Thread对象的 target创建并启动新线程

04. 调用FutureTask对象的 get() 方法来获得子线程执行结束后的返回值

3.2使用Callable和Future创建线程示例

下面程序示范了通过实现 Callable 接口创建线程步骤：

public class MyCallableTest implements Callable<Integer>{
// 实现 call 方法，作为线程执行体
public Integer call(){
int i = 0;
for ( ; i < 100 ; i++ ){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ " /t " + i);
}
// call() 方法可以有返回值
return i;
}
public static void main(String[] args) {
// 创建 Callable 对象
MyCallableTest myCallableTest = new MyCallableTest();
// 使用 FutureTask 来包装 Callable 对象
FutureTask<Integer> task = new FutureTask<Integer>(myCallableTest);
for ( int i = 0 ; i < 100 ; i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ " /t " + i);
if (i == 20){
// 实质还是以 Callable 对象来创建、并启动线程
new Thread(task , " callable ").start();
}
}
try {
// 获取线程返回值
System.out.println(" callable 返回值： " + task.get());
}
catch (Exception ex){
ex.printStackTrace();
}
}
}

运行上面程序，将看到主线程和call()方法所代表的线程交替执行的情形，程序最后还会输出call()方法的返回值：

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上面程序中创建Callable实现类与创建Runnable实现类并没有太大的差别，只是Callable的call()方法允许声明抛出异常，而且允许带返回值。当主线程中当循环变量i等于20时，程序启动以FutureTask对象为target的线程。程序最后调用FutureTask对象的 get() 方法来返回call()方法的返回值——该方法将导致 主线程 被阻塞，直到call()方法结束并返回为止。