java中创建线程的四种方法以及区别

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。Java可以用四种方式来创建线程，如下所示：

1）继承Thread类创建线程

2）实现Runnable接口创建线程

3）使用Callable和Future创建线程

4）使用线程池例如用Executor框架

下面让我们分别来看看这四种创建线程的方法。



------------------------继承Thread类创建线程---------------------



通过继承Thread类来创建并启动多线程的一般步骤如下

1】d定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法，该方法的方法体就是线程需要完成的任务，run()方法也称为线程执行体。

2】创建Thread子类的实例，也就是创建了线程对象

3】启动线程，即调用线程的start()方法

代码实例

public class MyThread extends Thread{//继承Thread类

　　public void run(){

　　//重写run方法

　　}

}

public class Main {

　　public static void main(String[] args){

　　　　new MyThread().start();//创建并启动线程

　　}

}

------------------------实现Runnable接口创建线程---------------------

通过实现Runnable接口创建并启动线程一般步骤如下：

1】定义Runnable接口的实现类，一样要重写run()方法，这个run（）方法和Thread中的run()方法一样是线程的执行体

2】创建Runnable实现类的实例，并用这个实例作为Thread的target来创建Thread对象，这个Thread对象才是真正的线程对象

3】第三部依然是通过调用线程对象的start()方法来启动线程

代码实例：

public class MyThread2 implements Runnable {//实现Runnable接口

　　public void run(){

　　//重写run方法

　　}

}

public class Main {

　　public static void main(String[] args){

　　　　//创建并启动线程

　　　　MyThread2 myThread=new MyThread2();

　　　　Thread thread=new Thread(myThread);

　　　　thread().start();

　　　　//或者    new Thread(new MyThread2()).start();

　　}

}

------------------------使用Callable和Future创建线程---------------------

和Runnable接口不一样，Callable接口提供了一个call（）方法作为线程执行体，call()方法比run()方法功能要强大。

》call()方法可以有返回值

》call()方法可以声明抛出异常

Java5提供了Future接口来代表Callable接口里call()方法的返回值，并且为Future接口提供了一个实现类FutureTask，这个实现类既实现了Future接口，还实现了Runnable接口，因此可以作为Thread类的target。在Future接口里定义了几个公共方法来控制它关联的Callable任务。

>boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning)：视图取消该Future里面关联的Callable任务

>V get()：返回Callable里call（）方法的返回值，调用这个方法会导致程序阻塞，必须等到子线程结束后才会得到返回值

>V get(long timeout,TimeUnit unit)：返回Callable里call（）方法的返回值，最多阻塞timeout时间，经过指定时间没有返回抛出TimeoutException

>boolean isDone()：若Callable任务完成，返回True

>boolean isCancelled()：如果在Callable任务正常完成前被取消，返回True

介绍了相关的概念之后，创建并启动有返回值的线程的步骤如下：

1】创建Callable接口的实现类，并实现call()方法，然后创建该实现类的实例（从java8开始可以直接使用Lambda表达式创建Callable对象）。

2】使用FutureTask类来包装Callable对象，该FutureTask对象封装了Callable对象的call()方法的返回值

3】使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动线程（因为FutureTask实现了Runnable接口）

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

代码实例：

public class Main {

　　public static void main(String[] args){

　　　MyThread3 th=new MyThread3();

　　　//使用Lambda表达式创建Callable对象

　　   //使用FutureTask类来包装Callable对象

　　　FutureTask<Integer> future=new FutureTask<Integer>(

　　　　(Callable<Integer>)()->{

　　　　　　return 5;

　　　　}

　　  );

　　　new Thread(task,"有返回值的线程").start();//实质上还是以Callable对象来创建并启动线程

　　  try{

　　　　System.out.println("子线程的返回值："+future.get());//get()方法会阻塞，直到子线程执行结束才返回

 　　 }catch(Exception e){

　　　　ex.printStackTrace();

　　　}

　　}

}

------------------------使用线程池例如用Executor框架---------------------

1.5后引入的Executor框架的最大优点是把任务的提交和执行解耦。要执行任务的人只需把Task描述清楚，然后提交即可。这个Task是怎么被执行的，被谁执行的，什么时候执行的，提交的人就不用关心了。具体点讲，提交一个Callable对象给ExecutorService（如最常用的线程池ThreadPoolExecutor），将得到一个Future对象，调用Future对象的get方法等待执行结果就好了。Executor框架的内部使用了线程池机制，它在java.util.cocurrent 包下，通过该框架来控制线程的启动、执行和关闭，可以简化并发编程的操作。因此，在Java 5之后，通过Executor来启动线程比使用Thread的start方法更好，除了更易管理，效率更好（用线程池实现，节约开销）外，还有关键的一点：有助于避免this逃逸问题——如果我们在构造器中启动一个线程，因为另一个任务可能会在构造器结束之前开始执行，此时可能会访问到初始化了一半的对象用Executor在构造器中。



    Executor框架包括：线程池，Executor，Executors，ExecutorService，CompletionService，Future，Callable等。



    Executor接口中之定义了一个方法execute（Runnable command），该方法接收一个Runable实例，它用来执行一个任务，任务即一个实现了Runnable接口的类。ExecutorService接口继承自Executor接口，它提供了更丰富的实现多线程的方法，比如，ExecutorService提供了关闭自己的方法，以及可为跟踪一个或多个异步任务执行状况而生成 Future 的方法。 可以调用ExecutorService的shutdown（）方法来平滑地关闭 ExecutorService，调用该方法后，将导致ExecutorService停止接受任何新的任务且等待已经提交的任务执行完成(已经提交的任务会分两类：一类是已经在执行的，另一类是还没有开始执行的)，当所有已经提交的任务执行完毕后将会关闭ExecutorService。因此我们一般用该接口来实现和管理多线程。



    ExecutorService的生命周期包括三种状态：运行、关闭、终止。创建后便进入运行状态，当调用了shutdown（）方法时，便进入关闭状态，此时意味着ExecutorService不再接受新的任务，但它还在执行已经提交了的任务，当素有已经提交了的任务执行完后，便到达终止状态。如果不调用shutdown（）方法，ExecutorService会一直处在运行状态，不断接收新的任务，执行新的任务，服务器端一般不需要关闭它，保持一直运行即可。





    Executors提供了一系列工厂方法用于创先线程池，返回的线程池都实现了ExecutorService接口。   

    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)

    创建固定数目线程的线程池。

    public static ExecutorService newCachedThreadPool()

    创建一个可缓存的线程池，调用execute将重用以前构造的线程（如果线程可用）。如果现有线程没有可用的，则创建一个新线   程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。

    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()

    创建一个单线程化的Executor。

    public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

    创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池，多数情况下可用来替代Timer类。



    这四种方法都是用的Executors中的ThreadFactory建立的线程，下面就以上四个方法做个比较







			newCachedThreadPool()                                                                                                                                         
			


			-缓存型池子，先查看池中有没有以前建立的线程，如果有，就 reuse.如果没有，就建一个新的线程加入池中

			-缓存型池子通常用于执行一些生存期很短的异步型任务

			 因此在一些面向连接的daemon型SERVER中用得不多。但对于生存期短的异步任务，它是Executor的首选。

			-能reuse的线程，必须是timeout IDLE内的池中线程，缺省     timeout是60s,超过这个IDLE时长，线程实例将被终止及移出池。

			  注意，放入CachedThreadPool的线程不必担心其结束，超过TIMEOUT不活动，其会自动被终止。

			 
		



			newFixedThreadPool(int)                                                      
			

-newFixedThreadPool与cacheThreadPool差不多，也是能reuse就用，但不能随时建新的线程
-其独特之处:任意时间点，最多只能有固定数目的活动线程存在，此时如果有新的线程要建立，只能放在另外的队列中等待，直到当前的线程中某个线程终止直接被移出池子
-和cacheThreadPool不同，FixedThreadPool没有IDLE机制（可能也有，但既然文档没提，肯定非常长，类似依赖上层的TCP或UDP IDLE机制之类的），所以FixedThreadPool多数针对一些很稳定很固定的正规并发线程，多用于服务器
-从方法的源代码看，cache池和fixed 池调用的是同一个底层 池，只不过参数不同:

			fixed池线程数固定，并且是0秒IDLE（无IDLE）    
cache池线程数支持0-Integer.MAX_VALUE(显然完全没考虑主机的资源承受能力），60秒IDLE  

			 
		
newScheduledThreadPool(int)
			


			-调度型线程池

			-这个池子里的线程可以按schedule依次delay执行，或周期执行

			 
		
SingleThreadExecutor()
			

-单例线程，任意时间池中只能有一个线程

			-用的是和cache池和fixed池相同的底层池，但线程数目是1-1,0秒IDLE（无IDLE）

			 
		




    一般来说，CachedTheadPool在程序执行过程中通常会创建与所需数量相同的线程，然后在它回收旧线程时停止创建新线程，因此它是合理的Executor的首选，只有当这种方式会引发问题时（比如需要大量长时间面向连接的线程时），才需要考虑用FixedThreadPool。（该段话摘自《Thinking in Java》第四版）



                         

Executor执行Runnable任务

    通过Executors的以上四个静态工厂方法获得 ExecutorService实例，而后调用该实例的execute（Runnable command）方法即可。一旦Runnable任务传递到execute（）方法，该方法便会自动在一个线程上





[java] view pl
 
import java.util.concurrent.ExecutorService;   
import java.util.concurrent.Executors;   
  
public class TestCachedThreadPool{   
    public static void main(String[] args){   
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();   
//      ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);  
//      ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();  
        for (int i = 0; i < 5; i++){   
            executorService.execute(new TestRunnable());   
            System.out.println("************* a" + i + " *************");   
        }   
        executorService.shutdown();   
    }   
}   
  
class TestRunnable implements Runnable{   
    public void run(){   
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程被调用了。");   
    }   
}  









   某次执行后的结果如下：









   从结果中可以看出，pool-1-thread-1和pool-1-thread-2均被调用了两次，这是随机的，execute会首先在线程池中选择一个已有空闲线程来执行任务，如果线程池中没有空闲线程，它便会创建一个新的线程来执行任务。





Executor执行Callable任务

    在Java 5之后，任务分两类：一类是实现了Runnable接口的类，一类是实现了Callable接口的类。两者都可以被ExecutorService执行，但是Runnable任务没有返回值，而Callable任务有返回值。并且Callable的call()方法只能通过ExecutorService的submit(Callable<T> task) 方法来执行，并且返回一个 <T>Future<T>，是表示任务等待完成的 Future。



    Callable接口类似于Runnable，两者都是为那些其实例可能被另一个线程执行的类设计的。但是 Runnable 不会返回结果，并且无法抛出经过检查的异常而Callable又返回结果，而且当获取返回结果时可能会抛出异常。Callable中的call()方法类似Runnable的run()方法，区别同样是有返回值，后者没有。



    当将一个Callable的对象传递给ExecutorService的submit方法，则该call方法自动在一个线程上执行，并且会返回执行结果Future对象。同样，将Runnable的对象传递给ExecutorService的submit方法，则该run方法自动在一个线程上执行，并且会返回执行结果Future对象，但是在该Future对象上调用get方法，将返回null。



    下面给出一个Executor执行Callable任务的示例代码：





import java.util.ArrayList;   
import java.util.List;   
import java.util.concurrent.*;   
  
public class CallableDemo{   
    public static void main(String[] args){   
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();   
        List<Future<String>> resultList = new ArrayList<Future<String>>();   
  
        //创建10个任务并执行   
        for (int i = 0; i < 10; i++){   
            //使用ExecutorService执行Callable类型的任务，并将结果保存在future变量中   
            Future<String> future = executorService.submit(new TaskWithResult(i));   
            //将任务执行结果存储到List中   
            resultList.add(future);   
        }   
  
        //遍历任务的结果   
        for (Future<String> fs : resultList){   
                try{   
                    while(!fs.isDone);//Future返回如果没有完成，则一直循环等待，直到Future返回完成  
                    System.out.println(fs.get());     //打印各个线程（任务）执行的结果   
                }catch(InterruptedException e){   
                    e.printStackTrace();   
                }catch(ExecutionException e){   
                    e.printStackTrace();   
                }finally{   
                    //启动一次顺序关闭，执行以前提交的任务，但不接受新任务  
                    executorService.shutdown();   
                }   
        }   
    }   
}   
  
  
class TaskWithResult implements Callable<String>{   
    private int id;   
  
    public TaskWithResult(int id){   
        this.id = id;   
    }   
  
    /**  
     * 任务的具体过程，一旦任务传给ExecutorService的submit方法， 
     * 则该方法自动在一个线程上执行 
     */   
    public String call() throws Exception {  
        System.out.println("call()方法被自动调用！！！    " + Thread.currentThread().getName());   
        //该返回结果将被Future的get方法得到  
        return "call()方法被自动调用，任务返回的结果是：" + id + "    " + Thread.currentThread().getName();   
    }   
}  







    某次执行结果如下：



   



    从结果中可以同样可以看出，submit也是首先选择空闲线程来执行任务，如果没有，才会创建新的线程来执行任务。另外，需要注意：如果Future的返回尚未完成，则get（）方法会阻塞等待，直到Future完成返回，可以通过调用isDone（）方法判断Future是否完成了返回。







自定义线程池

    自定义线程池，可以用ThreadPoolExecutor类创建，它有多个构造方法来创建线程池，用该类很容易实现自定义的线程池，这里先贴上示例程序：



import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;   
import java.util.concurrent.BlockingQueue;   
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;   
import java.util.concurrent.TimeUnit;   
  
public class ThreadPoolTest{   
    public static void main(String[] args){   
        //创建等待队列   
        BlockingQueue<Runnable> bqueue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(20);   
        //创建线程池，池中保存的线程数为3，允许的最大线程数为5  
        ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(3,5,50,TimeUnit.MILLISECONDS,bqueue);   
        //创建七个任务   
        Runnable t1 = new MyThread();   
        Runnable t2 = new MyThread();   
        Runnable t3 = new MyThread();   
        Runnable t4 = new MyThread();   
        Runnable t5 = new MyThread();   
        Runnable t6 = new MyThread();   
        Runnable t7 = new MyThread();   
        //每个任务会在一个线程上执行  
        pool.execute(t1);   
        pool.execute(t2);   
        pool.execute(t3);   
        pool.execute(t4);   
        pool.execute(t5);   
        pool.execute(t6);   
        pool.execute(t7);   
        //关闭线程池   
        pool.shutdown();   
    }   
}   
  
class MyThread implements Runnable{   
    @Override   
    public void run(){   
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在执行。。。");   
        try{   
            Thread.sleep(100);   
        }catch(InterruptedException e){   
            e.printStackTrace();   
        }   
    }   
}  

  运行结果如下：







    从结果中可以看出，七个任务是在线程池的三个线程上执行的。这里简要说明下用到的ThreadPoolExecuror类的构造方法中各个参数的含义。   



public ThreadPoolExecutor (int corePoolSize, int maximumPoolSize, long         keepAliveTime, TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue)



corePoolSize：线程池中所保存的线程数，包括空闲线程。

maximumPoolSize：池中允许的最大线程数。

keepAliveTime：当线程数大于核心数时，该参数为所有的任务终止前，多余的空闲线程等待新任务的最长时间。

unit：等待时间的单位。

workQueue：任务执行前保存任务的队列，仅保存由execute方法提交的Runnable任务。



--------------------------------------四种创建线程方法对比--------------------------------------

实现Runnable和实现Callable接口的方式基本相同，不过是后者执行call()方法有返回值，后者线程执行体run()方法无返回值，因此可以把这两种方式归为一种这种方式与继承Thread类的方法之间的差别如下：

1、线程只是实现Runnable或实现Callable接口，还可以继承其他类。

2、这种方式下，多个线程可以共享一个target对象，非常适合多线程处理同一份资源的情形。

3、但是编程稍微复杂，如果需要访问当前线程，必须调用Thread.currentThread()方法。

4、继承Thread类的线程类不能再继承其他父类（Java单继承决定）。

5、前三种的线程如果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

注：在前三种中一般推荐采用实现接口的方式来创建多线程

创建线程本质只有1种，即创建Thread类，以上的所谓创建方式其实是实现run方法的方式：







实现run方法的方式分为两类，你所看到的其他的都是对这两类的封装：

1、实现runnable接口的run方法,并把runnable实例作为target对象，传给thread类，最终调用target.run

2、继承Thread类，重写Thread的run方法,Thread.start会执行run方法

实现runnable接口来创建线程类
创建Runnable实现类的对象
以Runnable实现类的对象作为thread的目标target来创建Thread对象
package newThread;

public class Twothread implements Runnable {
    private int i;
    @Override
    public void run() {
        //run方法同样是线程执行体
        for(;i<10;i++) {
            //此时获取线程名必须用Thread.currentThread().getName()，不能用this.getName()
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        for(int i=0;i<5;i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+""+i);
            if(i==1) {
                Twothread th=new Twothread();//新建runnable对象
                //通过new Thread(target,name)创建新线程
                new Thread(th,"新线程1").start();//将runnable对象作为target实例化线程
                new Thread(th,"新线程2").start();
            }
        }
    }

}

运行结果如图：

如图，线程1和线程2共享i变量，因为线程共用target对象。使用Thread实例化线程时，不同线程不能共用target的实例属性。对比“通过thread实例化线程理解”

对于多线程，大家并不陌生，对于如何创建线程也是轻车熟路，对于使用new thread和实现runable接口的方式，不再多说。这篇博文我们介绍第三种：实现Callable接口。
文章目录
Callable接口
简单实例
总结

Callable接口
接口定义：
@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}

从Callable的定义可以看出：
Callable接口类似于Runnable，两者都是为那些其实例可能被另一个线程执行的类设计的，方法可以有返回值，并且可以抛出异常。但是Runnable不行。
Callable需要依赖FutureTask，用于接收运算结果。一个产生结果，一个拿到结果。FutureTask是Future接口的实现类，也可以用作闭锁。
简单实例
计算0到100相加，返回结果。
public class TestCallable {

	public static void main(String[] args) {

		CallableThreadDemo ctd = new CallableThreadDemo();
		
		//1.执行Callable方式，需要FutureTask实现类的支持，用于接收运算结果
		FutureTask<Integer> result = new FutureTask<Integer>(ctd);
		
		new Thread(result).start();
		
		//2.接收线程运算后的结果
		try {
			Integer sum = result.get(); //FutureTask 可用于闭锁
			
			System.out.println(sum);
		} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

class CallableThreadDemo implements Callable<Integer>{

	@Override
	public Integer call() throws Exception {
		int sum = 0;
		
		for (int i = 0; i <= 100; i++) {
			sum += i;
		}
		return sum;
	}
}

总结
Callable接口其实特别简单，在多线程环境中，返回结果。
下篇博文，我们研究如何解决多线程安全问题。

一 点睛

实现Runnable接口来创建并启动线程的步骤如下：

1 定义Runnable接口的实现类，重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体是该线程的线程执行体。

2 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。

3 调用线程对象的start()方法来启动该线程。

二 代码

// 通过实现Runnable接口来创建线程类
public class SecondThread implements Runnable
{
     private int 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。
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                     + "  " + i);
           }
     }
     public static void main(String[] args)
     {
           for (int i = 0; i < 100;  i++)
           {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                     + "  " + i);
                if (i == 20)
                {
                     SecondThread st = new SecondThread();      // ①
                     // 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();
                }
           }
     }
}

三 运行

......
main  17
main  18
main  19
main  20
main  21
main  22
main  23
main  24
main  25
main  26
新线程2  0
main  27
新线程1  0
新线程1  2
main  28
新线程2  1
main  29
新线程1  3
main  30
新线程2  4
main  31
新线程1  5
main  32
......

四 说明

1 创建的Runnable对象只能作为线程对象的target。

2  从运行结果可以看出：两个子线程的i变量是连续的，也就是采用Runnable接口的方式创建的多个线程可以共享线程的target类的实例变量，因为这个target被多个线程共享，