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《Java多线程面试题》系列-创建线程的三种方法及

时间:2019-11-19  来源:未知  作者:广州达内培训

1. 创建线程的三种方法及其区别

1.1 继承Thread类

首先,定义Thread类的子类并重写run()方法:

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

public class MyFirstThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.printf("[MyFirstThread]输出:%d,当前线程名称:%s\n",
                    i, getName());
        }
    }
}

然后,创建该子类的实例并调用start()方法启动线程:

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("主线程开始执行,当前线程名称:" +
                Thread.currentThread().getName());

        Thread firstThread = new MyFirstThread();
        firstThread.start();

        System.out.println("主线程执行结束,当前线程名称:" +
                Thread.currentThread().getName());
    }
}

运行结果如下所示:

主线程开始执行,当前线程名称:main

主线程执行结束,当前线程名称:main

[MyFirstThread]输出:0,当前线程名称:Thread-0

[MyFirstThread]输出:1,当前线程名称:Thread-0

[MyFirstThread]输出:2,当前线程名称:Thread-0

[MyFirstThread]输出:3,当前线程名称:Thread-0

[MyFirstThread]输出:4,当前线程名称:Thread-0

从运行结果可以看出以下2个问题:

  1. 程序中存在2个线程,分别为主线程main和自定义的线程Thread-0。
  2. 调用firstThread.start();,run()方法体中的代码并没有立即执行,而是异步执行的。

查看Thread类的源码,可以发现Thread类实现了接口Runnable:

public class Thread implements Runnable {
    // 省略其它代码
}

这里是重点,面试常问!

1.2 实现Runnable接口(推荐)

首先,定义Runnable接口的实现类并实现run()方法:

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

public class MySecondThread implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.printf("[MySecondThread]输出:%d,当前线程名称:%s\n",
                    i, Thread.currentThread().getName());
        }
    }
}

然后,调用Thread类的构造函数创建Thread实例并调用start()方法启动线程:

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable target = new MySecondThread();
        Thread secondThread = new Thread(target);
        secondThread.start();
    }
}

运行结果如下所示:

主线程开始执行,当前线程名称:main

主线程执行结束,当前线程名称:main

[MySecondThread]输出:0,当前线程名称:Thread-0

[MySecondThread]输出:1,当前线程名称:Thread-0

[MySecondThread]输出:2,当前线程名称:Thread-0

[MySecondThread]输出:3,当前线程名称:Thread-0

[MySecondThread]输出:4,当前线程名称:Thread-0

可以看出,使用这种方式和继承Thread类的运行结果是一样的。

1.3 实现Callable接口

首先,定义Callable接口的实现类并实现call()方法:

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Callable;

public class MyThirdThread implements Callable<Integer> {
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        Thread.sleep(6 * 1000);
        return new Random().nextInt();
    }
}

然后,调用FutureTask类的构造函数创建FutureTask实例:

Callable<Integer> callable = new MyThirdThread();
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callable);

最后,调用Thread类的构造函数创建Thread实例并调用start()方法启动线程:

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

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

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("主线程开始执行,当前线程名称:" +
                Thread.currentThread().getName());

        Callable<Integer> callable = new MyThirdThread();
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callable);
        new Thread(futureTask).start();

        try {
            System.out.println("futureTask.isDone() return:" + futureTask.isDone());

            System.out.println(futureTask.get());

            System.out.println("futureTask.isDone() return:" + futureTask.isDone());
        } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("主线程执行结束,当前线程名称:" +
                Thread.currentThread().getName());
    }
}

运行结果如下所示:

主线程开始执行,当前线程名称:main

futureTask.isDone() return:false

-1193053528

futureTask.isDone() return:true

主线程执行结束,当前线程名称:main

可以发现,使用Callable接口这种方式,我们可以通过futureTask.get()获取到线程的执行结果,而之前的2种方式,都是没有返回值的。

注意事项:调用futureTask.get()获取线程的执行结果时,主线程会阻塞直到获取到结果。

阻塞效果如下图所示:

1.4 区别

以下是重点,面试常问!

  1. Java中,类仅支持单继承,如果一个类继承了Thread类,就无法再继承其它类,因此,如果一个类既要继承其它的类,又必须创建为一个线程,就可以使用实现Runable接口的方式。
  2. 使用实现Runable接口的方式创建的线程可以处理同一资源,实现资源的共享。
  3. 使用实现Callable接口的方式创建的线程,可以获取到线程执行的返回值、是否执行完成等信息。

关于第2点,可以通过如下示例来理解。

假如我们总共有10张票(共享的资源),为了提升售票的效率,开了3个线程来售卖,代码如下所示:

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

public class SaleTicketThread implements Runnable {
    private int quantity = 10;

    @Override
    public void run() {
        while (quantity > 0) {
            System.out.println(quantity-- + " is saled by " +
                    Thread.currentThread().getName());
        }
    }
}
public static void main(String[] args) {
    Runnable runnable = new SaleTicketThread();
    Thread saleTicketThread1 = new Thread(runnable);
    Thread saleTicketThread2 = new Thread(runnable);
    Thread saleTicketThread3 = new Thread(runnable);

    saleTicketThread1.start();
    saleTicketThread2.start();
    saleTicketThread3.start();
}

因为3个线程都是异步执行的,因此每次的运行结果可能是不一样,以下列举2次不同的运行结果。

第1次运行结果:

10 is saled by Thread-0

8 is saled by Thread-0

7 is saled by Thread-0

5 is saled by Thread-0

9 is saled by Thread-1

3 is saled by Thread-1

2 is saled by Thread-1

1 is saled by Thread-1

4 is saled by Thread-0

6 is saled by Thread-2

第2次运行结果:

10 is saled by Thread-0

9 is saled by Thread-0

8 is saled by Thread-0

7 is saled by Thread-0

6 is saled by Thread-0

5 is saled by Thread-0

3 is saled by Thread-0

2 is saled by Thread-0

4 is saled by Thread-2

1 is saled by Thread-1

如果将上面的SaleTicketThread修改成继承Thread类的方式,就变成了3个线程各自拥有10张票,即变成了30张票,而不是3个线程共享10张票。

2. Thread类start()和run()的区别

2.1 示例

因为实现Runnable接口的优势,基本上实现多线程都使用的是该种方式,所以我们将之前定义的MyFirstThread也修改为实现Runnable接口的方式:

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

public class MyFirstThread implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.printf("[MyFirstThread]输出:%d,当前线程名称:%s\n",
                    i, Thread.currentThread().getName());
        }
    }
}

然后仍然沿用之前定义的MyFirstThread、MySecondThread,我们先看下调用start()的效果:

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

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

        System.out.println("主线程开始执行,当前线程名称:" +
                Thread.currentThread().getName());

        Thread firstThread = new Thread(new MyFirstThread());

        Runnable target = new MySecondThread();
        Thread secondThread = new Thread(target);

        firstThread.start();
        secondThread.start();

        System.out.println("主线程执行结束,当前线程名称:" +
                Thread.currentThread().getName());
    }
}

运行结果(注意:多次运行,结果可能不一样):

主线程开始执行,当前线程名称:main

[MyFirstThread]输出:0,当前线程名称:Thread-0

[MyFirstThread]输出:1,当前线程名称:Thread-0

[MySecondThread]输出:0,当前线程名称:Thread-1

主线程执行结束,当前线程名称:main

[MySecondThread]输出:1,当前线程名称:Thread-1

[MySecondThread]输出:2,当前线程名称:Thread-1

[MySecondThread]输出:3,当前线程名称:Thread-1

[MySecondThread]输出:4,当前线程名称:Thread-1

[MyFirstThread]输出:2,当前线程名称:Thread-0

[MyFirstThread]输出:3,当前线程名称:Thread-0

[MyFirstThread]输出:4,当前线程名称:Thread-0

可以看出,调用start()方法后,程序中有3个线程,分别为主线程main、Thread-0、Thread-1,而且执行顺序不是按顺序执行的,存在不确定性。

然后将start()方法修改为run()方法,如下所示:

firstThread.run();
secondThread.run();

此时的运行结果如下所示(多次运行,结果是一样的):

主线程开始执行,当前线程名称:main

[MyFirstThread]输出:0,当前线程名称:main

[MyFirstThread]输出:1,当前线程名称:main

[MyFirstThread]输出:2,当前线程名称:main

[MyFirstThread]输出:3,当前线程名称:main

[MyFirstThread]输出:4,当前线程名称:main

[MySecondThread]输出:0,当前线程名称:main

[MySecondThread]输出:1,当前线程名称:main

[MySecondThread]输出:2,当前线程名称:main

[MySecondThread]输出:3,当前线程名称:main

[MySecondThread]输出:4,当前线程名称:main

主线程执行结束,当前线程名称:main

可以看出,调用run()方法后,程序中只有一个主线程,自定义的2个线程并没有启动,而且执行顺序也是按顺序执行的。

1.2 总结

以下是重点,面试常问!

  • run()方法只是一个普通方法,调用之后程序会等待run()方法执行完毕,所以是串行执行,而不是并行执行。
  • start()方法会启动一个线程,当线程得到CPU资源后会自动执行run()方法体中的内容,实现真正的并发执行。

3. Runnable和Callable的区别

在文章前面的章节中(1.2 实现Runnable接口 和1.3 实现Callable接口),我们了解了如何使用Runnable、Callable接口来创建线程,现在我们分别看下Runable和Callable接口的定义,其中,Runable接口的定义如下所示:

public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

Callable接口的定义如下所示:

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

由此可以看出,Runnable和Callable的区别主要有以下几点:

  1. Runable的执行方法是run(),Callable的执行方法是call()
  2. call()方法可以抛出异常,run()方法如果有异常只能在内部消化
  3. 实现Runnable接口的线程没有返回值,实现Callable接口的线程能返回执行结果
  4. 实现Callable接口的线程,可以和FutureTask一起使用,获取到线程是否完成、线程是否取消、线程执行结果,也可以取消线程的执行。

4. 源码及参考

源码地址:https://github.com/zwwhnly/springboot-action.git,欢迎下载。

Java中实现多线程的两种方式之间的区别

Java Thread 的 run() 与 start() 的区别

Java Runnable与Callable区别

Callable,Runnable比较及用法

Runnable和Callable的区别和用法

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