JAVA学习笔记16——线程的创建和启动

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。每个线程的作用是完成一定的任务，实际上就是执行一段程序流(一段顺序执行的代码)。Java使用线程执行体来代表这段程序流。

 

继承Thread类创建线程类

通过继承Thread类来创建并启动多线程的步骤如下。

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Tread子类的实例，即创建了线程对象。

3.调用线程对象的start()方法来启动该线程。

 

下面程序示范了通过继承Thread类来创建并启动多线程。

//通过继承Thread类来创建线程类
public class FirstThread extends Thread {
    private int i;

    // 重写run()方法，run()方法的方法体就是线程执行体
    public void run() {
        for (; i < 100; i++) {
            // 当线程类继承Thread类时，直接使用this即可获取当前线程
            // Thread对象的getName()返回当前线程的名字
            // 因此可以直接调用getName()方法返回当前线程的名字
            System.out.println(getName() + " " + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            // 调用Thread的currentThread()方法获取当前线程
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            if (i == 20) {
                // 创建并启动第一个线程
                new FirstThread().start();
                // 创建并启动第二个线程
                new FirstThread().start();
            }
        }
    }
}

注意：

进行多线程编程时不要忘记了Java程序运行时默认的主线程，main()方法的方法体就是主线程的线程执行体。

 

除此之外，上面程序还用到了线程的如下两个方法。

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

getName():该方法是Thread类的实例方法，该方法返回调用该方法的线程名字。

 

提示：

程序可以通过setName(String name)方法为线程设置名字，也可以通过getName()方法返回指定线程的名字。在默认情况下，主线程的名字为main，用户启动的多个线程的名字依次为Thread-0、Thread1、Thread2、...、Thread-n等。

 

注意：

使用继承Thread类的方法来创建线程类时，多个线程之间无法共享线程类的实例变量。

 

实现Runable接口创建线程类

1.定义Runable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。

2.创建Runable实现类的实例，并以次实例作为Thread的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。代码如下所示。

//创建实现类的对象
SecondThread st = new SecondThread();
//以Runable实现类的对象作为Thread的target来创建Thread对象，即线程对象
new Thread(st);

也可以在创建Thread对象时为该Thread对象指定一个名字，代码如下所示。

//创建Thread对象时指定target和新线程的名字
new Thread(st, "新线程1");

提示：

Runable对象仅仅作为Thread对象的target，Runable实现类里包含的run()方法仅作为线程执行体。而实际的线程对象依然是Thread实例，只是该Thread线程负责执行其target的run()方法。

3.调用线程对象的start()方法来启动该线程。

 

下面程序示范了通过实现Runable接口来创建并启动多线程。

// 通过实现Runable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
    @Override
    public void run() {
        for (; i < 100; i++) {
            // 当线程类实现Runable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();
                // 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();
            }
        }
    }
}

提示：

Runable接口中只包含一个抽象方法，从Java8开始，Runable接口使用了@FunctionalInterface修饰。也就是说，Runable接口是函数式接口，可使用Lambda表达式创建Runable对象。接下来介绍的Callable接口也是函数式接口。

 

使用Callable和Future创建线程

从Java5开始，Java提供了Callable接口，该接口提供了一个call()方法可以作为线程执行体，而且call()方法比run()方法功能更强大。

●call()方法可以有返回值

●call()方法可以声明抛出异常

同时，Java5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，该实现类实现了Future接口，并实现了Runnable接口——可以作为Thread类的target。

 

在Future接口里定义了如下几个公共方法来控制它关联的Callable任务。

●boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning):试图取消Future里关联的Callable任务。

●V get():返回Callable任务里的call()方法的返回值。调用该方法将导致程序阻塞，必须等到子线程结束后才会返回值。

●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，如果经过指定时间后Callable任务依然没有返回值，将会抛出TimeoutException异常。

●boolean isCanceled():如果在Callable任务正常前被取消，则返回true。

●boolean isDone():如果Callable任务以完成，则返回true。

 

注意：

Callable接口有泛型限制，Callable接口里的泛型形参类型与call()方法返回值类型相同。而且Callable接口时函数式接口，因此可使用Lambda表达式创建Callable对象。

 

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，该call()方法将作为线程执行体，且该call()方法有返回值，再创建Callable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对象封装了该Callable对象的call()方法的返回值。

3.使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动新线程。

4.调用FutureTask对象的get()方法来获得自现场执行结束后的返回值。

 

下面程序通过实现Callable接口来实现线程类，并启动该线程。

public class ThirdThread {
	public static void main(String[] args) {
		// 创建Callable对象
		ThirdThread rt = new ThirdThread();
		// 先使用Lambda表达式创建Callable<Integer>对象
		// 使用FutureTask来包装Callable对象
		FutureTask<Integer> task = new FutureTask<Integer>((Callable<Integer>) () -> {
			int i = 0;
			for (; i < 100; i++) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 的循环变量i的值：" + i);
			}
			// call()方法可以有返回值
			return i;
		});
		for (int i = 0; i < 100; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 的循环变量i的值：" + i);
			if (i == 20) {
				// 实质还是以Callable对象来创建、并启动线程
				new Thread(task, "有返回值的线程").start();
			}
		}
		try {
			// 获取线程返回值
			System.out.println("子线程的返回值：" + task.get());
		} catch (Exception ex) {
			ex.printStackTrace();
		}
	}
}

创建线程的三种方式对比

通过继承Thread类或实现Runable、Callable接口都可以实现多线程，不过实现Runable接口与实现Callable接口的方式基本相同，只是Callable接口里定义的方法有返回值，可以声明抛出异常而已。因此可以将实现Runable接口和实现Callable接口归为一种方式。这种方式与继承Thread方式之间的主要差别如下。

采用实现Runable接口和实现Callable接口创建多线程的优缺点：

●线程类只是实现了Runable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，所以非常适合多个相同线程来处理同一份资源的情况下，从而可以将CPU、代码和数据分开，形成清晰的模型，较好地体现了面向对象的思想。

●劣势是，编程稍稍复杂，如果需要访问当前线程，则必须使用Thread.currentThread()方法。采用继承Thread类的方式创建多线程的优缺点。

●劣势是，因为线程类已经继承了Thread类，所以不能再继承其他父类。

●优势是，编写简单，如果需要访问当前线程，则无须使用Thread.currentThread()方法，直接使用this即可获得当前线程。

鉴于上面分析，因此一般推荐采用实现Runable接口、Callable接口的方式来创建多线程。