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创建线程有几种方式？

2022-08-26 分类：野生技术 阅读(213) 评论(0)

创建线程的几种方式

1️⃣ 继承 Thread 类

继承 Thread 类创建线程的步骤为：

1）创建一个类继承Thread类，重写run()方法，将所要完成的任务代码写进run()方法中；

2）创建Thread类的子类的对象；

3）调用该对象的start()方法，该start()方法表示先开启线程，然后调用run()方法；

@Slf4j
public class ExtendsThread {

    static class T extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            log.debug(\"hello\");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        T t = new T();
        t.setName(\"t1\");
        t.start();
    }
}

也可以直接使用Thread 类创建线程：

    public static void main(String[] args) {

        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                log.debug(\"hello\");
            }
        }, \"t1\");
    }

看看 Thread 类的构造器，Thread 类有多个构造器来创建需要的线程对象：

// Thread.java
public Thread() {}

public Thread(Runnable target) {}

public Thread(String name) {}

public Thread(Runnable target, String name) {}

// 还有几个使用线程组创建线程的构造器，就不列举了

2️⃣ Runnable 接口配合 Thread

实现 Runnable 接口创建线程的步骤为：

1）创建一个类并实现 Runnable 接口；

2）重写 run() 方法，将所要完成的任务代码写进 run() 方法中；

3）创建实现 Runnable 接口的类的对象，将该对象当做 Thread 类的构造方法中的参数传进去；

4）使用 Thread 类的构造方法创建一个对象，并调用 start() 方法即可运行该线程；

@Slf4j
public class ImplRunnable {

    static class T implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            log.debug(\"hello\");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new T(), \"t1\");
        t1.start();
    }
}

也可以写成这样：

    public static void main(String[] args) {

        Runnable task = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                log.debug(\"hello\");
            }
        };

        Thread t2 = new Thread(task, \"t2\");
        t2.start();
    }

Java 8 以后可以使用 lambda 精简代码（IDEA会有提示可将匿名内部类换成 Lambda 表达式）：

    public static void main(String[] args) {

        Runnable task = () -> log.debug(\"hello\");

        Thread t2 = new Thread(task, \"t2\");
        t2.start();
    }

查看一下 Runnable 接口的源码，可以看到 Runnable 接口中只有一个抽象方法 run()，这种只有一个抽象方法的接口会加上一个注解：@FunctionalInterface，那只要带有这个注解的接口就可以被Lambda表达式来简化。

@FunctionalInterface
public interface Runnable {

    public abstract void run();
}

分析一下源码：

public static void main(String[] args) {
    Runnable task = () -> log.debug(\"hello\");

    Thread t2 = new Thread(task, \"t2\");
    t2.start();
}
				👇;
public Thread(Runnable target, String name) {	// 调用Thread的指定构造器
    init(null, target, name, 0);
}
				👇;
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name, long stackSize) {
    init(g, target, name, stackSize, null, true);
}
				👇;
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name, long stackSize, AccessControlContext acc,
                  boolean inheritThreadLocals) {
    if (name == null) {
        throw new NullPointerException(\"name cannot be null\");
    }

    this.name = name;
    ....
	this.target = target;	// target是Thread类中的成员变量，private Runnable target
    ....
}
				👇;
@Override
public void run() {
    if (target != null) {
        target.run();
    }
}

Thread类是实现了Runnable接口的，那Thread类中重写了Runnable接口的run()方法，在创建Thread类的对象时，如果传进来的形参target不为空，那他就会去执行target的run()，也就是我们创建实现Runnable的实现类时重写的run()方法。

3️⃣ FutureTask 配合 Thread

这种通过实现 Callable 接口来实现的，步骤为：

1）创建一个类并实现 Callable 接口；

2）重写call()方法，将所要完成的任务的代码写进call()方法中，需要注意的是call()方法有返回值，并且可以抛出异常；

3）如果想要获取运行该线程后的返回值，需要创建 Future 接口的实现类的对象，即 FutureTask 类的对象，调用该对象的 get() 方法可获取call() 方法的返回值；

4）使用 Thread 类的有参构造器创建对象，将 FutureTask 类的对象当做参数传进去，然后调用 start() 方法开启并运行该线程；

@Slf4j
public class ImplCallable {
    static class MT implements Callable<String> {

        @Override
        public String call() throws Exception {
            return Thread.currentThread().getName() + \" finished!\";
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // 创建 FutureTask 的对象
        FutureTask<String> task = new FutureTask<>(new MT());
        // 创建 Thread 类的对象
        Thread t1 = new Thread(task, \"t1\");
        t1.start();
        // 获取 call() 方法的返回值
        String ret = task.get();
        log.debug(ret);
    }
}

// --------------运行结果：
00:33:29.628 [main] DEBUG cn.peng.create.ImplCallable - t1 finished!

FutureTask 能够接收 Callable 类型的参数，用来处理线程执行结束，有返回结果的情况

上面代码同样可以使用 Lambda 表达式简写：

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
		// 匿名内部类方式
        /*
        FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(new Callable<Integer>() {
            @Override
            public Integer call() throws Exception {
                log.debug(\"call() running....\");
                return 5 + 3;
            }
        });
        */
        
        // Lambda 简写
        FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(() -> {
            log.debug(\"call() running....\");
            return 5 + 3;
        });

        new Thread(task, \"t2\").start();
        Integer ret = task.get();
        log.debug(\"ret: {}\", ret);
    }

// -------运行结果
00:41:45.300 [main] DEBUG cn.peng.create.ImplCallable - ret: 8

看下源码，Callable 接口中也只有一个抽象方法 call()，并且call()方法支持返回值，含有注解：@FunctionalInterface，可以被Lambda表达式简化。

@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {

    V call() throws Exception;
}

FutureTask 类实现了 RunnableFuture接口，而 RunnableFuture接口又同时多继承了 Runnable, Future<V>接口，因此可以作为Thread 类的target。

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {...}

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {

    void run();
}

三种方式对比

采用实现Runnable、Callable接口的方式创建线程时，

  • 线程类只是实现了Runnable接口或Callable接口，还可以继承其他类；
  • 在这种方式下，多个线程可以共享同一个target对象，非常适合多个相同线程来处理同一份资源的情况；
  • 实现 Callable 接口执行 call() 方法有返回值，而实现Runnable 接口执行 run() 方法无返回值；
  • 编程稍微复杂，如果要访问当前线程，则必须使用Thread.currentThread()方法；

而使用继承 Thread 类的方式创建多线程时，

  • 线程类已经继承了Thread类，所以不能再继承其他父类（Java单继承）；
  • 编写简单，如果需要访问当前线程，则无需使用Thread.currentThread()方法，直接使用this即可获得当前线程；

4️⃣ 线程池

查看下ThreadPoolExecutor类中参数最全的构造方法，共有七大参数；

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {...}

  1. corePoolSize 核心线程数目 (最多保留的线程数)

  2. maximumPoolSize 最大线程数目

  3. keepAliveTime 生存时间 - 针对救急线程

  4. unit 时间单位 - 针对救急线程

  5. workQueue 阻塞队列

  6. threadFactory 线程工厂 - 可以为线程创建时起个好名字

  7. handler 拒绝策略

根据这个构造方法，JDK Executors 类中提供了众多工厂方法来创建各种用途的线程池。

newFixedThreadPool

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
// 这种通过 ThreadFactory 指定线程名称
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                  threadFactory);
}

创建一个固定大小的线程池，通过 Executors.newFixedThreadPool(线程个数) 即可创建。

线程池特点：

  • 核心线程数 == 最大线程数（没有救急线程被创建），因此也无需超时时间，时间被设置成了0；
  • 阻塞队列 LinkedBlockingQueue 是无界的，可以放任意数量的任务；

适用场景：

​ 这种线程池适用于任务量已知，相对耗时的任务；

newCachedThreadPool

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}
// 这种通过 ThreadFactory 指定线程名称
public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory) {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>(),
                                  threadFactory);
}

创建一个带缓冲功能的线程池，通过 Executors.newCachedThreadPool(线程个数) 即可创建。

线程池特点：

  • 核心线程为0，救急线程为 int 最大值，该线程池创建出的线程全是救急线程；
  • 每个救急线程空闲存活时间 60s；
  • 队列采用了 SynchronousQueue ，实现特点是，它没有容量，没有线程来取是放不进去的（一手交钱、一手交货）；

适用场景：

​ 线程池表现为线程数会根据任务量不断增长，没有上限；当任务执行完毕，空闲 1分钟后释放线程。适合任务数比较密集，但每个任务执行时间较短的情况。

newSingleThreadExecutor

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory) {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                threadFactory));
}

创建一个单线程的线程池，通过 Executors.newSingleThreadExecutor() 即可创建。

线程池特点：

  • 只有1个核心线程，没有救急线程，所以救急线程空闲存活时间为0；
  • 阻塞队列 LinkedBlockingQueue 是无界的，可以放任意数量的任务；
  • 任务执行完毕，这唯一的线程也不会被释放。

适用场景：

​ 希望多个任务排队串行执行。（线程数固定为 1，任务数多于 1 时，会放入无界队列排队）

看看面试题

Q：单线程的线程池和自己创建一个线程执行任务上的区别？

A：自己创建一个单线程（如实现Runnable接口）串行执行任务，如果任务执行失败导致线程终止，那么没有任何补救措施；而单线程的线程池newSingleThreadExecutor出现了这种情况时，还会新建一个线程，保证线程池的正常工作。

举个例子：

@Slf4j
public class TestExecutors {

    public static void main(String[] args) {
        test();
    }

    private static void test() {
        ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
        // 任务1
        pool.execute(() -> {
            log.debug(\"1\");
            int i = 1 / 0;  // 手动写异常
        });
        // 任务2
        pool.execute(() -> {
            log.debug(\"2\");
        });
        // 任务3
        pool.execute(() -> {
            log.debug(\"3\");
        });
    }
}
//-----运行结果：任务1中出现异常，但任务2和任务3都执行完了，任务执行完毕，这唯一的线程也不会被释放。
13:47:26.448 [pool-1-thread-1] DEBUG cn.peng.threadpool.TestExecutors - 1
13:47:26.453 [pool-1-thread-2] DEBUG cn.peng.threadpool.TestExecutors - 2
13:47:26.453 [pool-1-thread-2] DEBUG cn.peng.threadpool.TestExecutors - 3
Exception in thread \"pool-1-thread-1\" java.lang.ArithmeticException: / by zero
	at cn.peng.threadpool.TestExecutors.lambda$test$0(TestExecutors.java:25)

Q：单线程的线程池newSingleThreadExecutor和创建固定数量为1的线程池newFixedThreadPool(1)有什么区别？

A：看两者的构造方法，

  • newFixedThreadPool返回的是 ThreadPoolExecutor 对象，可以强转后调用 setCorePoolSize 等方法进行修改线程池的配置；
  • 而newSingleThreadExecutor在 ThreadPoolExecutor 的外层做了一个包装，FinalizableDelegatedExecutorService 应用的是装饰器模式，只对外暴露了 ExecutorService 接口，因此不能调用 ThreadPoolExecutor 中特有的方法，即不能修改线程池的配置。

来看看 Executor、Executors、ExecutorService、ThreadPoolExecutor这几个有什么联系。

  • Executor是一个接口，内部只有一个抽象方法 execute()；

    void execute(Runnable command);

  • ExecutorService也是一个接口，继承自Executor，定义了一些操作线程池的抽象方法：

    void shutdown();	// 执行任务

List<Runnable> shutdownNow();

boolean isShutdown();

boolean isTerminated();

<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
......

  • Executors是一个工具类，内部提供了众多工厂方法来创建各种用途的线程池；

  • ThreadPoolExecutor是一个类，对于不同的业务可以自定义不同的线程池。上面三个官方自带的线程池都是利用ThreadPoolExecutor来实现所需要的功能池。

newScheduledThreadPool

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(
    			int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize, threadFactory);
}

创建带有任务调度功能的线程池，线程池支持定时以及周期性执行任务。ScheduledThreadPoolExecutor继承了ThreadPoolExecutor，间接实现了 ExecutorService接口，在ExecutorService的基础上新增了一些方法，如 schedule()、scheduleAtFixedRate() 等。

public class ScheduledThreadPoolExecutor extends ThreadPoolExecutor
        implements ScheduledExecutorService {
    // 构造方法
    public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }
    
    public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,
                                       long delay,
                                       TimeUnit unit) {}
    
    public <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable,
                                           long delay,
                                           TimeUnit unit) {}
    // scheduleAtFixedRate(任务对象，延时时间，执行间隔，时间单位)
    // 表示线程第一次执行时，过了延时时间后再去处理参数一中的任务
    public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,
                                                  long initialDelay,
                                                  long period,
                                                  TimeUnit unit) {}

通过 Executors.newScheduledThreadPool(核心线程数)来创建任务调度线程池；

适用场景：

  • 整个线程池表现为：线程数固定，任务数多于线程数时，会放入无界队列排队；

任务执行完毕，线程池中的线程也不会被释放，用来执行延迟或反复执行的任务。（只有核心线程、没有救急线程）

总结

前三种方法创建关闭频繁会消耗系统资源影响性能，而使用线程池可以不用线程的时候放回线程池，用的时候再从线程池取，项目开发中主要使用线程池。

前三种一般推荐采用实现接口的方式来创建线程。

来源：https://www.cnblogs.com/afei688/p/16620462.html
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