创建线程有几种方式?

创建线程的几种方式

1️⃣ 继承 Thread 类

继承 Thread 类创建线程的步骤为:

1)创建一个类继承Thread类,重写run()方法,将所要完成的任务代码写进run()方法中;

2)创建Thread类的子类的对象;

3)调用该对象的start()方法,该start()方法表示先开启线程,然后调用run()方法;

@Slf4j
public class ExtendsThread {

    static class T extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            log.debug("hello");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        T t = new T();
        t.setName("t1");
        t.start();
    }
}

也可以直接使用Thread 类创建线程:

    public static void main(String[] args) {

        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                log.debug("hello");
            }
        }, "t1");
    }

看看 Thread 类的构造器,Thread 类有多个构造器来创建需要的线程对象:

// Thread.java
public Thread() {}

public Thread(Runnable target) {}

public Thread(String name) {}

public Thread(Runnable target, String name) {}

// 还有几个使用线程组创建线程的构造器,就不列举了

2️⃣ Runnable 接口配合 Thread

实现 Runnable 接口创建线程的步骤为:

1)创建一个类并实现 Runnable 接口;

2)重写 run() 方法,将所要完成的任务代码写进 run() 方法中;

3)创建实现 Runnable 接口的类的对象,将该对象当做 Thread 类的构造方法中的参数传进去;

4)使用 Thread 类的构造方法创建一个对象,并调用 start() 方法即可运行该线程;

@Slf4j
public class ImplRunnable {

    static class T implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            log.debug("hello");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new T(), "t1");
        t1.start();
    }
}

也可以写成这样:

    public static void main(String[] args) {

        Runnable task = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                log.debug("hello");
            }
        };

        Thread t2 = new Thread(task, "t2");
        t2.start();
    }

Java 8 以后可以使用 lambda 精简代码(IDEA会有提示可将匿名内部类换成 Lambda 表达式):

    public static void main(String[] args) {

        Runnable task = () -> log.debug("hello");

        Thread t2 = new Thread(task, "t2");
        t2.start();
    }

查看一下 Runnable 接口的源码,可以看到 Runnable 接口中只有一个抽象方法 run(),这种只有一个抽象方法的接口会加上一个注解:@FunctionalInterface,那只要带有这个注解的接口就可以被Lambda表达式来简化。

@FunctionalInterface
public interface Runnable {

    public abstract void run();
}

分析一下源码:

public static void main(String[] args) {
    Runnable task = () -> log.debug("hello");

    Thread t2 = new Thread(task, "t2");
    t2.start();
}
				👇;
public Thread(Runnable target, String name) {	// 调用Thread的指定构造器
    init(null, target, name, 0);
}
				👇;
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name, long stackSize) {
    init(g, target, name, stackSize, null, true);
}
				👇;
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name, long stackSize, AccessControlContext acc,
                  boolean inheritThreadLocals) {
    if (name == null) {
        throw new NullPointerException("name cannot be null");
    }

    this.name = name;
    ....
	this.target = target;	// target是Thread类中的成员变量,private Runnable target
    ....
}
				👇;
@Override
public void run() {
    if (target != null) {
        target.run();
    }
}

Thread类是实现了Runnable接口的,那Thread类中重写了Runnable接口的run()方法,在创建Thread类的对象时,如果传进来的形参target不为空,那他就会去执行target的run(),也就是我们创建实现Runnable的实现类时重写的run()方法。

3️⃣ FutureTask 配合 Thread

这种通过实现 Callable 接口来实现的,步骤为:

1)创建一个类并实现 Callable 接口;

2)重写call()方法,将所要完成的任务的代码写进call()方法中,需要注意的是call()方法有返回值,并且可以抛出异常;

3)如果想要获取运行该线程后的返回值,需要创建 Future 接口的实现类的对象,即 FutureTask 类的对象,调用该对象的 get() 方法可获取call() 方法的返回值;

4)使用 Thread 类的有参构造器创建对象,将 FutureTask 类的对象当做参数传进去,然后调用 start() 方法开启并运行该线程;

@Slf4j
public class ImplCallable {
    static class MT implements Callable<String> {

        @Override
        public String call() throws Exception {
            return Thread.currentThread().getName() + " finished!";
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // 创建 FutureTask 的对象
        FutureTask<String> task = new FutureTask<>(new MT());
        // 创建 Thread 类的对象
        Thread t1 = new Thread(task, "t1");
        t1.start();
        // 获取 call() 方法的返回值
        String ret = task.get();
        log.debug(ret);
    }
}

// --------------运行结果:
00:33:29.628 [main] DEBUG cn.peng.create.ImplCallable - t1 finished!

FutureTask 能够接收 Callable 类型的参数,用来处理线程执行结束,有返回结果的情况

上面代码同样可以使用 Lambda 表达式简写:

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
		// 匿名内部类方式
        /*
        FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(new Callable<Integer>() {
            @Override
            public Integer call() throws Exception {
                log.debug("call() running....");
                return 5 + 3;
            }
        });
        */
        
        // Lambda 简写
        FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(() -> {
            log.debug("call() running....");
            return 5 + 3;
        });

        new Thread(task, "t2").start();
        Integer ret = task.get();
        log.debug("ret: {}", ret);
    }

// -------运行结果
00:41:45.300 [main] DEBUG cn.peng.create.ImplCallable - ret: 8

看下源码,Callable 接口中也只有一个抽象方法 call(),并且call()方法支持返回值,含有注解:@FunctionalInterface,可以被Lambda表达式简化。

@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {

    V call() throws Exception;
}

FutureTask 类实现了 RunnableFuture接口,而 RunnableFuture接口又同时多继承了 Runnable, Future<V>接口,因此可以作为Thread 类的target。

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {...}

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {

    void run();
}

三种方式对比

采用实现Runnable、Callable接口的方式创建线程时,

  • 线程类只是实现了Runnable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,非常适合多个相同线程来处理同一份资源的情况;
  • 实现 Callable 接口执行 call() 方法有返回值,而实现Runnable 接口执行 run() 方法无返回值;
  • 编程稍微复杂,如果要访问当前线程,则必须使用Thread.currentThread()方法;

而使用继承 Thread 类的方式创建多线程时,

  • 线程类已经继承了Thread类,所以不能再继承其他父类(Java单继承);
  • 编写简单,如果需要访问当前线程,则无需使用Thread.currentThread()方法,直接使用this即可获得当前线程;

4️⃣ 线程池

查看下ThreadPoolExecutor类中参数最全的构造方法,共有七大参数;

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {...}
  1. corePoolSize 核心线程数目 (最多保留的线程数)

  2. maximumPoolSize 最大线程数目

  3. keepAliveTime 生存时间 - 针对救急线程

  4. unit 时间单位 - 针对救急线程

  5. workQueue 阻塞队列

  6. threadFactory 线程工厂 - 可以为线程创建时起个好名字

  7. handler 拒绝策略

根据这个构造方法,JDK Executors 类中提供了众多工厂方法来创建各种用途的线程池。

newFixedThreadPool

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
// 这种通过 ThreadFactory 指定线程名称
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                  threadFactory);
}

创建一个固定大小的线程池,通过 Executors.newFixedThreadPool(线程个数) 即可创建。

线程池特点:

  • 核心线程数 == 最大线程数(没有救急线程被创建),因此也无需超时时间,时间被设置成了0;
  • 阻塞队列 LinkedBlockingQueue 是无界的,可以放任意数量的任务;

适用场景:

​ 这种线程池适用于任务量已知,相对耗时的任务

newCachedThreadPool

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}
// 这种通过 ThreadFactory 指定线程名称
public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory) {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>(),
                                  threadFactory);
}

创建一个带缓冲功能的线程池,通过 Executors.newCachedThreadPool(线程个数) 即可创建。

线程池特点:

  • 核心线程为0,救急线程为 int 最大值,该线程池创建出的线程全是救急线程
  • 每个救急线程空闲存活时间 60s;
  • 队列采用了 SynchronousQueue ,实现特点是,它没有容量没有线程来取是放不进去的(一手交钱、一手交货);

适用场景:

​ 线程池表现为线程数会根据任务量不断增长,没有上限;当任务执行完毕,空闲 1分钟后释放线程。适合任务数比较密集,但每个任务执行时间较短的情况。

newSingleThreadExecutor

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory) {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                threadFactory));
}

创建一个单线程的线程池,通过 Executors.newSingleThreadExecutor() 即可创建。

线程池特点:

  • 只有1个核心线程,没有救急线程,所以救急线程空闲存活时间为0;
  • 阻塞队列 LinkedBlockingQueue 是无界的,可以放任意数量的任务;
  • 任务执行完毕,这唯一的线程也不会被释放。

适用场景:

​ 希望多个任务排队串行执行。(线程数固定为 1,任务数多于 1 时,会放入无界队列排队)

看看面试题

Q:单线程的线程池和自己创建一个线程执行任务上的区别?

A:自己创建一个单线程(如实现Runnable接口)串行执行任务,如果任务执行失败导致线程终止,那么没有任何补救措施;而单线程的线程池newSingleThreadExecutor出现了这种情况时,还会新建一个线程,保证线程池的正常工作。

举个例子:

@Slf4j
public class TestExecutors {

    public static void main(String[] args) {
        test();
    }

    private static void test() {
        ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
        // 任务1
        pool.execute(() -> {
            log.debug("1");
            int i = 1 / 0;  // 手动写异常
        });
        // 任务2
        pool.execute(() -> {
            log.debug("2");
        });
        // 任务3
        pool.execute(() -> {
            log.debug("3");
        });
    }
}
//-----运行结果:任务1中出现异常,但任务2和任务3都执行完了,任务执行完毕,这唯一的线程也不会被释放。
13:47:26.448 [pool-1-thread-1] DEBUG cn.peng.threadpool.TestExecutors - 1
13:47:26.453 [pool-1-thread-2] DEBUG cn.peng.threadpool.TestExecutors - 2
13:47:26.453 [pool-1-thread-2] DEBUG cn.peng.threadpool.TestExecutors - 3
Exception in thread "pool-1-thread-1" java.lang.ArithmeticException: / by zero
	at cn.peng.threadpool.TestExecutors.lambda$test$0(TestExecutors.java:25)

Q:单线程的线程池newSingleThreadExecutor和创建固定数量为1的线程池newFixedThreadPool(1)有什么区别?

A:看两者的构造方法,

  • newFixedThreadPool返回的是 ThreadPoolExecutor 对象,可以强转后调用 setCorePoolSize 等方法进行修改线程池的配置;
  • newSingleThreadExecutor在 ThreadPoolExecutor 的外层做了一个包装,FinalizableDelegatedExecutorService 应用的是装饰器模式,只对外暴露了 ExecutorService 接口,因此不能调用 ThreadPoolExecutor 中特有的方法,即不能修改线程池的配置。

来看看 ExecutorExecutorsExecutorServiceThreadPoolExecutor这几个有什么联系。

  • Executor是一个接口,内部只有一个抽象方法 execute()

    void execute(Runnable command);
    
  • ExecutorService也是一个接口,继承自Executor,定义了一些操作线程池的抽象方法:

    void shutdown();	// 执行任务
    
    List<Runnable> shutdownNow();
    
    boolean isShutdown();
    
    boolean isTerminated();
    
    <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
    ......
    
  • Executors是一个工具类,内部提供了众多工厂方法来创建各种用途的线程池;

  • ThreadPoolExecutor是一个类,对于不同的业务可以自定义不同的线程池。上面三个官方自带的线程池都是利用ThreadPoolExecutor来实现所需要的功能池。

newScheduledThreadPool

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(
    			int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize, threadFactory);
}

创建带有任务调度功能的线程池,线程池支持定时以及周期性执行任务。ScheduledThreadPoolExecutor继承了ThreadPoolExecutor,间接实现了 ExecutorService接口,在ExecutorService的基础上新增了一些方法,如 schedule()、scheduleAtFixedRate() 等。

public class ScheduledThreadPoolExecutor extends ThreadPoolExecutor
        implements ScheduledExecutorService {
    // 构造方法
    public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }
    
    public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command,
                                       long delay,
                                       TimeUnit unit) {}
    
    public <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable,
                                           long delay,
                                           TimeUnit unit) {}
    // scheduleAtFixedRate(任务对象,延时时间,执行间隔,时间单位)
    // 表示线程第一次执行时,过了延时时间后再去处理参数一中的任务
    public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,
                                                  long initialDelay,
                                                  long period,
                                                  TimeUnit unit) {}

通过 Executors.newScheduledThreadPool(核心线程数)来创建任务调度线程池;

适用场景:

  • 整个线程池表现为:线程数固定,任务数多于线程数时,会放入无界队列排队;

任务执行完毕,线程池中的线程也不会被释放,用来执行延迟或反复执行的任务。(只有核心线程、没有救急线程)

总结

前三种方法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。

前三种一般推荐采用实现接口的方式来创建线程。

posted @ 2022-08-24 16:10  阿飞的客栈  阅读(276)  评论(0编辑  收藏  举报