Java--线程的创建和启动

上一篇：进程和线程的基本概念

线程的创建有三种方法：继承Thread、实现Runnable接口、使用Callable和Future.

1、继承Thread类创建线程类

步骤如下：

1. 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。
2. 创建Thread子类的实例，即创建了线程对象。
3. 调用线程对象的start()方法来启动线程。

public class FirstThread extends Thread{//继承Thread类
	private int i;
	public void run() {
		for(;i<100;i++)
			System.out.println(getName()+" "+i);
	}
	public static void main(String[] args){
		new FirstThread().start();//创建并启动第一个线程
		new FirstThread().start();//创建并启动第二个线程
	}
}

虽然上面程序只显式地创建了两个线程，但实际上程序有三个线程，即两个子线程和一个主线程。当Java运行时，程序至少创建一个主线程，该主线程的执行体不是由run()方法确定的，而是由main()方法确定。

使用继承Thread类的方法创建线程类时，多个线程之间无法共享线程类的实例变量。如下图所示，Thread-0线程和Thread-1线程都是从0计数开始（共享进程类的实例变量i ）。

程序可以通过setName(String name)为线程设置名字，也可以通过getName()方法返回线程的名字。在默认情况下，主线程名字为main,其他线程名字依次为Thread-0、Thread-1、...、Thread-n。

currentThread()是Thread()类的静态方法，该方法返回当前正在执行的线程对象。

2、实现Runnable接口创建线程类

步骤如下：

1. 定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法。
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start()方法来启动线程。

注：Java 8 增加了lambda(λ）表达式，因为Runnable接口是函数式接口，所以可以直接使用lambda表达式来创建Runnable对象。

public class SecondThread implements Runnable{
	private int i;
	@Override
	public void run() {
		// TODO Auto-generated method stub
		for(;i<100;i++)
			System.out.println(Thread.currentThread()+" "+i);
	}
	public static void main(String[] args){
		SecondThread st = new SecondThread();
		new Thread(st,"新线程1").start();
		new Thread(st,"新线程2").start();
	}
}

采用Runnable接口的方式创建的多个线程可以共享线程类的实例变量。如下图所示，新线程1和新线程2是累加的关系。

Runnable对象仅仅作为Thread对象的target，Runnable实现类中的run()方法仅仅作为线程执行体。而世纪的线程对象依然是Thread实例，只是该Thread线程负责执行其target的run()方法。正因为程序所创建的Runnable对象只是线程的target, 而多个线程可以共享同一个target，所以多个线程可以共享同一个线程类（实际上应该是线程的target类）的实例变量。

3、使用Callable和Future创建线程类

上面已经指出，通过Runnable接口创建线程时，Thread类的作用是把run()方法包装成线程执行体。那么可不可以直接把任意方法包装成线程执行体呢？Java目前不行。（C#可以)

但是从Java 5开始，Java提供了Callable接口，该接口提供一个call()方法作为线程执行体，并且可以有返回值，还可以声明抛出异常。这很像Runnable接口的增强版，因此可以想出使用Callable对象作为Thread的target。问题是：Callable接口不是Runnable的自接口，因此不能直接作为Thread的target。

Java 5同时提供了Future接口来代表Callable接口里的call()方法的返回值，并为Future接口提供了一个FutureTask实现类，该类实现了Callable接口和Runnable接口，可以作为Thread的target使用。

步骤如下：

1. 创建Callable接口的实现类，实现call()方法，再创建Callable实现类的实例。（Callable接口也是函数式接口，可以使用lambda表达式）
2. 使用FutureTask类包装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。
4. 调用FutureTask对象的gat方法来获得子线程执行结束后的返回值。

public class ThirdThread {
	public static void main(String[] args) {
		ThirdThread rt = new ThirdThread();
		FutureTask<Integer> task = new FutureTask<Integer> (Callable<Integer>)()->{//lambda表达式
			int i = 0;
			for(;i<100;i++)
				System.out.println(Thread.currentThread()+" "+i);
		});
		new Thread(task,"有返回值的线程").start();
		try {
			System.out.print("子线程返回的值"+task.get());
		}catch(Exception ex) {
			ex.printStackTrace();
		}
	}
}

Future接口定义了如下几个共有方法：

• boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning)：试图取消Future里关联的Callable。
• 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，必须等到子程序结束后才能得到返回值。
• 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，如果超出时间Callable任务依然没有返回值，抛出TimeoutException异常。
• boolean isCancelled()：如果在Callable任务正常完成前被取消，则返回true。
• boolean isDone()：如果Callable任务已完成，则返回true。

创建线程的三种方式对比：

采用Runnable、Callable接口实现多线程：

• 线程类只是实现了接口，还可以继承其他类；
• 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；
• 劣势是，变成稍微复杂，如果想访问当前线程，需要使用Thread.currentThread()方法。

采用继承Thread类实现：

• 劣势是，因为继承了Thread类，无法继承其他类；
• 优势是，编程简单。

综上，一般推荐使用实现接口的方式来创建多线程。

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