实现线程方式的源码分析:Runnable,Thread,Callable,Future,FutureTask【面试+工作】

前言

在 Java 中，实现线程的方式主要有以下几种方式：继承 Thread， 实现 Runnable 和实现 Callable 这三种方式；采用哪种方式，主要根据实际情况而定，比如：因为 Java 是单继承，所以如果定义的线程还有其他父类的话，就可以使用实现 Runnable 的方式，如果定义的线程就只有 Thread 一个父类，就可以从用继承 Thread 的方式来声明线程；如果线程执行后需要有返回值，则可以采用实现 Callable 的方式来声明线程。

Runnable

Runnable 的源码如下：

Runnable 它是一个接口，只有一个 run 方法，当线程在执行的时候，会自动的执行该 run 方法，我们采用实现 Runnable 的方式声明线程的时候，就需要重写该 run 方法；该方式需要使用 Thread 类的 start 方法来启动线程。如下所示：

Thread

Thread 类本身就是一个线程，它实现了 Runnable 接口，它提供了很多的方法来控制线程的行为，类图如下：

每个线程都有优先级（priority），高优先级的线程会优于低优先级的线程执行，但并不是说高优先级的线程一定在低优先级的线程之前执行，只是获取到 CPU 的概率要大些。线程的优先级共有 10 个级别，最低级别为1，默认的级别为5，最高级别为10。

当Java虚拟机启动时，通常会有一个非守护程序线程（通常调用某个指定类的main方法）。 当在遇到如下任意情况之前，Java虚拟机会继续执行线程：

1. 调用 Runtime 类的 exit 方法，并且安全管理器允许执行退出操作

2. 所有非守护线程都已“死亡”

3. run 方法执行完毕

4. run 方法抛出异常。

下面来看下 Thread 类的源码，只会选一些常见的进行分析：

下面是 Thread 的一些常见方法：

yield()

yield 方法会告诉线程调度器，当前线程愿意放弃CPU的使用权，把CPU让给其他线程执行，当前线程会从执行状态变为可执行状态；但是，调度器可能会忽略该消息，也就是说，yield 方法有意愿放弃CPU的使用权，但是还得看调度器是否同意，即使 yield 已经成功的放弃了CPU的使用权，但是在下一轮调度的时候，还是会调度到它，让它继续执行；yield 方法主要是用来保证其他线程有机会执行而不至于会导致饥饿。一般很少使用该方法，但是它对于调试和测试可能很有用。

测试：

sleep()

sleep 方法导致当前正在执行的线程休眠（暂时停止执行）指定的毫秒数， 该线程不会释放已经拥有的锁。 如果其他的线程中断了一个休眠的线程，sleep方法会抛出Interrupted Exception。

start()

start 方法是用来启动一个线程，当调用 start 方法后，JVM 会自动去执行当前线程的 run 方法，从上述源码中可以看到，start 会执行 start0 方法，而 start0 方法是一个本地方法，run 方法应该在里面调用的吧。

start 方法只能调用一次，多次调用会出错。

interrupt()

interrupt 方法中断当前线程。如果在调用 wait 或 join 时阻塞了这个线程，那么它的中断状态将被清除，它将收到一个 InterruptedException。如果此线程在I / O操作中被阻塞，那么通道将关闭，线程的中断状态将被设置，并且线程将接收到 ClosedByInterruptExcetion。如果上述操作没有抛出异常，则将设置该线程的中断状态。

interrupt方法并不是强制终止线程，它只能设置线程的中断状态

interrupted()

测试当前线程是否已经中断。线程的中断状态 由该方法清除。换句话说，如果连续两次调用该方法，则第二次调用将返回 false（在第一次调用已清除了其中断状态）

isInterrupted()

测试线程是否已经中断。线程的中断状态不受该方法的影响。

join()

join 方法把指定线程加入到当前线程中执行，可以将两个交替执行的线程合并为顺序执行的线程。比如在线程B中调用了线程A的Join()方法，直到线程A执行完毕后，才会继续执行线程B。

以上就是 Thread 类中的常见方法。

既然说到 sleep 方法，就会想到 Object 的 wait 方法。wait 方法也会是线程暂停执行，直到由 notify 或 notifyAll 进行唤醒。调用 wait 方法后，线程会释放掉锁。

Callable

Callable 也可以用来实现线程，采用 Callable 方式执行线程，我们可以得到线程的一个执行结果，线程的执行结果通过 Future 进行返回；

Callable 和 Runnable 类似，都是为了线程而设计，但是 Runnable 的 run 方法执行线程后不能返回结果，也不能抛出异常；而 Callable 的 call 方法可以有返回值和抛出异常。

先看下它的源码实现：

Callable 需要配合 ExecutorService 来进行使用，它提供了一系列的的 submit 来执行：

Future

一个 Future 代表着一个异步计算结果，它提供了一些方法去检查计算是否完成，等待其完成，以及检索计算结果等。接下来看下它的接口声明：

看下它的一个使用：

FutureTask

FutureTask 提供了 Future 类的一个基本实现，它的类图如下：

可以看到，FutureTask 还实现了 Runnable 接口，所以它既可以作为Runnable被线程执行，又可以作为Future得到Callable的返回值。

以上就是实现线程的几种方式。