【并发编程】实现多线程的几种方式

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本博客系列是学习并发编程过程中的记录总结。由于文章比较多，写的时间也比较散，所以我整理了个目录贴（传送门），方便查阅。

并发编程系列博客传送门

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在Java中有多种方式可以实现多线程编程（记得这是一道常问的面试题，特别是在应届生找工作的时候被问的频率就更高了）。

• 继承Thread类并重写run方法；
• 实现Runnable接口，并将这个类的实例当做一个target构造Thread类
• 实现Callable接口；

继承Thread类

通过继承Thread类来实现多线程编程很容易。下面代码中MyThread类继承了Thread类，并重写了run方法。

但是这种方式不是很建议使用，其中最主要的一个原因就是Java是单继承模式，MyThread类继承了Thread类之后就不能再继承其他类了。另外任务与代码没有分离，当多个线程执行一样的任务时需要多份任务代码。所以使用implement的形式比继承的方式更好。后面会讲到使用Runnable接口实现多线程。

public class MyThread extends Thread {

    public static final int THREAD_COUNT = 5;

    public static void main(String[] args) {

        List<Thread> threadList = new ArrayList<>();

        for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
            Thread thread = new MyThread();
            thread.setName("myThread--"+i);
            threadList.add(thread);
        }
        threadList.forEach(var->{var.start();});
    }

    @Override
    public void run() {
        super.run();
        System.out.println("my thread name is:"+Thread.currentThread().getName());
        Random random = new Random();
        int sleepTime = random.nextInt(5);
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(sleepTime);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" end after "+sleepTime+" seconds");
        }
    }
}

实现Runnable接口实现多线程

下面我们就通过实现Runnable接口的形式来改造下上面的代码。

可以发现，通过实现Runnable接口实现多线程编程也非常方便。但是不需要再继承Thread类，减少了耦合。同时new了一个Runner对象后，这个对象可以比较方便地在各个线程之间共享。因此相对于继承Thread的方式，更加推荐使用Runnable接口的方式实现多线程编程。

public class MyThread {

    public static final int THREAD_COUNT = 5;

    public static void main(String[] args) {

        List<Thread> threadList = new ArrayList<>();
        Runner runner = new Runner();

        for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
            Thread thread = new Thread(runner);
            thread.setName("myThread--"+i);
            threadList.add(thread);
        }
        threadList.forEach(var->{var.start();});
    }


    public static class Runner implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("my thread name is:"+Thread.currentThread().getName());
            Random random = new Random();
            int sleepTime = random.nextInt(5);
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(sleepTime);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" end after "+sleepTime+" seconds");
            }
        }
    }

}

实现Callable接口

上面介绍了两种方式都可以很方便地实现多线程编程。但是这两种方式也有几个很明显的缺陷：

• 没有返回值：如果想要获取某个执行结果，需要通过共享变量等方式，需要做更多的处理。
• 无法抛出异常：不能声明式的抛出异常，增加了某些情况下的程序开发复杂度。
• 无法手动取消线程：只能等待线程执行完毕或达到某种结束条件，无法直接取消线程任务。

为了解决以上的问题，在JDK5版本的java.util.concurretn包中，引入了新的线程实现机制：Callable接口。

@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
    /**
     * Computes a result, or throws an exception if unable to do so.
     *
     * @return computed result
     * @throws Exception if unable to compute a result
     */
    V call() throws Exception;
}

看了Callable接口的介绍，其实这个接口的功能是和Runnable一样的，和Runnable接口最主要区别就是:

• Callable接口可以有返回值；
• Callable接口可以抛出异常；

下面通过使用Callable接口的方式来改造下上面的代码：

public class MyThread {

    public static final int THREAD_COUNT = 5;

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_COUNT);
        Runner runner = new Runner();

        for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
            Future<Integer> submit = executorService.submit(runner);
            //get方法会一直阻塞等到线程执行结束
            System.out.println(submit.get());
        }
        executorService.shutdown();

    }


    public static class Runner implements Callable<Integer> {

        @Override
        public Integer call() throws Exception {
            System.out.println("my thread name is:"+Thread.currentThread().getName());
            Random random = new Random();
            int sleepTime = random.nextInt(500);
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(sleepTime);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" end after "+sleepTime+" seconds");
            }
            return sleepTime;
        }
    }

}

上面代码中，我们使用Future类来获取返回结果。Future接口的主要方法如下：

• isDone()：判断任务是否完成。
• isCancelled()：判断任务是否取消。
• get()：获取计算结果（一致等待，直至得到结果）。
• cancel(true)：取消任务。
• get(long,TimeUnit)：规定时间内获取计算结果（在long时间内等待结果，如果得到则返回；如果未得到，则结束，并抛出TimeoutException异常）。