java多线程三种实现方式

java多线程实现方式主要有三种：继承Thread类、实现Runnable接口、使用ExecutorService、Callable实现有返回结果的多线程。其中前两种方式线程执行完后都没有返回值，只有最后一种Callable是带返回值的，返回结果可以从Future中取出来

1.继承Thread类

继承Thread类的方法尽管被我列为一种实现多线程的方式，但Thread本质上也是实现了Runnable接口的一个实例，它代表一个线程的实例，并且，启动线程的唯一方法就是通过Thread类的start()实例方法。start()方法是一个native方法，它将启动一个新线程，并执行run()方法。这方式种实现多线程很简单，通过自己的类直接extends Thread，并覆写run()方法，就可以启动新线程并执行自己定义的run()方法。例如：

public class MyThread extends Thread {  
　　public void run() {  
　　 System.out.println("MyThread.run()");  
　　}  
}

在合适的地方启动线程，如下：

MyThread myThread1 = new MyThread();  
MyThread myThread2 = new MyThread();  
myThread1.start();  
myThread2.start();

2.实现Runnable接口

如果自己的类已经extends另一个类，就无法直接extends Thread，此时必须实现一个Runnable接口，如下：

public class MyThread extends OtherClass implements Runnable {  
　　public void run() {  
　　 System.out.println("MyThread.run()");  
　　}  
}

为了启动MyThread，需要首先实例化一个Thread，并传入自己的MyThread实例：

MyThread myThread = new MyThread();  
Thread thread = new Thread(myThread);  
thread.start();

事实上，当传入一个Runnable target参数给Thread后，Thread的run()方法就会调用target.run()，参考JDK源代码：

public void run() {  
　　if (target != null) {  
　　 target.run();  
　　}  
}

3.使用ExecutorService、Callable

ExecutorService、Callable这个对象实际上都是属于Executor框架中的功能类。返回结果的线程是在JDK1.5中引入的新特征。返回值的任务必须实现Callable接口，类似的，无返回值的任务必须实现Runnable接口。执行Callable任务后，可以获取一个Future的对象，在该对象上调用get就可以获取到CallAble任务返回的Object了，再结合线程池接口ExecutorService就可以实现传说中的有返回结果的多线程。下面提供了一个完整的有返回结果的多线程测试例子，在JDK1.8下验证过没问题可以直接使用。代码如下：

import java.time.Duration;
import java.time.LocalDateTime;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;

/**
 * 有返回值的多线程
 *
 * @author haohj
 * @date 2020-04-28 14:47
 */
public class Demo3 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("-----程序开始运行------");
        LocalDateTime startTime = LocalDateTime.now();

        int taskSize = 5;

        //创建线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(taskSize);

        // 创建多个有返回值的任务
        List<Future> futureList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < taskSize; i++) {
            Callable c = new MyCallable(i + " ");
            // 执行任务并获取Future对象
            Future future = executorService.submit(c);
            futureList.add(future);
        }

        // 关闭线程池
        executorService.shutdown();

        // 获取所有并发任务的运行结果
        futureList.forEach(future -> {
            try {
                System.out.println(">>>" + future.get().toString());
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        LocalDateTime endTime = LocalDateTime.now();
        Duration duration = Duration.between(startTime,endTime);
        System.out.println("----程序结束运行----，程序运行时间【"
                + duration.toMillis() + "毫秒】");
    }

    public static class MyCallable implements Callable<Object> {
        private String taskNum;

        public MyCallable(String taskNum) {
            this.taskNum = taskNum;
        }

        @Override
        public Object call() throws Exception {
            System.out.println(">>>" + taskNum + "任务启动");
            LocalDateTime dateTmp1 = LocalDateTime.now();
            Thread.sleep(1000);
            LocalDateTime dateTmp2 = LocalDateTime.now();
            Duration duration = Duration.between(dateTmp1,dateTmp2);
            System.out.println(">>>" + taskNum + "任务终止");
            return taskNum + "任务返回运行结果,当前任务时间【" + duration.toMillis() + "毫秒】";
        }
    }
}

代码说明：

上述代码中Executors类，提供了一系列工厂方法用于创建线程池，返回的线程池都实现了ExecutorService接口。

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)

创建固定数目线程的线程池。

public static ExecutorService newCachedThreadPool()

创建一个可缓存的线程池，调用execute将重用以前构造的线程（如果线程可用）。如果现有线程没有可用的，则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有60秒钟未被使用的线程。

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()

创建一个单线程化的Executor。

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

创建一个支持定时及周期性的任务执行线程池，多数情况下可用来代替Timer类。

ExecutorService提供了submit()方法，传递一个Callable或Runnable，返回Future。如果Executor后台线程池还没有完成Callable的计算，则调用返回Future对象的get()方法会阻塞，直到计算完成。

Thread和Runnable的区别和联系

如果研究一下源代码就会发现：Thread类其实本身就是实现了Runnable接口的一个类。

因此Thread类中的方法和成员变量要比Runnable多，最典型的就是Thread有start()方法，但是Runnable接口没有start()方法。

如果想要执行一段线程：

 public threadTest extends Thread {...
@Override
public void run() {..}
}

threadTest th1=new threadTest("一号窗口");     
th1.start();

这里继承了Thread类，并重写了方法run()。

然后调用此类的start()方法来执行，记住不是调用run()方法，而是start()方法，因为：

run()并不是启动线程，而是简单的方法调用。
并不是一启动线程（调用start()方法）就执行这个线程，而是进入就绪状态，什么时候执行还要看CPU。

区别

实际开发中我们通常采用Runnable接口来实现多线程。因为实现Runnable接口比继承Thread类有如下好处：

避免继承的局限，一个类可以实现多个接口，但是类智能继承一个类。
Runnable接口实现的线程便于资源共享。而且通过Thread类实现，各自线程的资源是独立的，不方便共享。

联系

public class Thread extends Object implements Runnable

查看源码发现Thread类也是Runnable接口的实现类。

针对区别的第二条：Runnable接口实现的多线程便于资源共享；而通过继承Thread类实现，各自线程的资源是独立的，不方便共享。

举个例子：

(1)继承Thread类：

/**
 * 通过继承Thread类实现多线程
 * Thread类是有run()方法的
 * 也有start方法
 *
 * @author haohj
 * @date 2020-04-28 16:46
 */
public class ThreadTest extends Thread {
    private int ticket = 10;
    private String name;

    public ThreadTest(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        //super.run();
        while (true) {
            if (this.ticket > 0) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(this.name + "卖票--->" + (this.ticket--));
            } else {
                break;
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ThreadTest th1 = new ThreadTest("一号窗口");
        ThreadTest th2 = new ThreadTest("二号窗口");
        th1.start();
        th2.start();
    }
}

(2)实现Runnable接口：

/**
 * 通过实现Runnable接口，实现多线程
 * Runnable类是有run()方法的
 * 但是没有start方法
 *
 * @author haohj
 * @date 2020-04-28 16:56
 */
public class RunnableTest implements Runnable {
    private int ticket = 10;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (this.ticket > 0) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖票--->" + (this.ticket--));
            } else {
                break;
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        RunnableTest mt = new RunnableTest();
        Thread t1 = new Thread(mt, "一号窗口");
        Thread t2 = new Thread(mt, "二号窗口");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

可以看到：Thread 各线程资源是独立的，Runnable 便于实现线程共享资源

RunNable、Callable、Future的区别与联系

Runable Callable Future都是我们在java多线程开发中遇到的接口，那么这些接口之间有什么区别呢？

Runable

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

作为我们多线程开发中经常使用到的接口，它定义run方法，只要对象实现这个方法，将对象作为参数传入到new Thread(Runnable A)，线程一旦start()，那么就自动执行了，没有任何的返回结果，无法知道什么时候结束，适用于完全异步的任务，不用关心结果。例如：

Thread a = new Thread(()->System.out.println("hello word"));
a.start();

CallAble

package java.util.concurrent;

@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}

Callable定义的接口call()，它能够抛出异常，并且能够有一个返回结果。实现了Callable要想提交到线程池中，直接通过executorService.submit(new CallAbleTask())，但是返回的结果是Future，结果信息从Future里面取出，具体的业务逻辑在call中执行。

public void funA() {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        List<Future<String>> futureList = new ArrayList<>();

        //创建10个任务并执行
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            //使用executorService执行Callable类型的任务，并且将结果保存在Future中
            Future<String> future = executorService.submit(new CallAbleTask(i));
            //将任务执行结果存到list中
            futureList.add(future);
        }
    }

    public class CallAbleTask implements Callable<String> {
        private int id;

        public CallAbleTask(int id) {
            this.id = id;
        }

        @Override
        public String call() throws Exception {
            System.out.println("call方法被自动调用，开始干活  " + Thread.currentThread().getName());
            Thread.sleep(1000);
            return "返回" + id + "---" + Thread.currentThread().getName();
        }
    }

Future提供了五个接口，功能入下图：

public interface Future<V> {
    //用来取消任务，如果取消任务成功则返回true，如果取消任务失败则返回false
	boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
    //表示任务是否被取消成功，如果在任务正常完成前被取消成功，则返回true
	boolean isCancelled();
    //表示任务是否已经完成，若任务完成，则返回true
	boolean isDone();
    //用来获取执行结果，这个方法会产生阻塞会一直等到任务执行完毕才返回
	V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
    //用来获取执行结果，入岗在指定时间内，还没有获取到结果，就直接返回null
	V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

总的来说Future能够控制Callable对象的执行，检测是否做完，可以阻塞式获取结果，也可以等待一段时间内获取结果。

ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        List<Future<String>> futureList = new ArrayList<>();

        //创建10个任务并执行
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            //使用executorService执行Callable类型的任务，并且将结果保存在Future中
            Future<String> future = executorService.submit(new CallAbleTask(i));
            //将任务执行结果存到list中
            futureList.add(future);
        }

        futureList.forEach(future-> {
            try {
                System.out.println(future.get()+"执行结果");
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

我们能够看到方法的执行都是Callable，但是最后获取结果通过Future，get的方式的话，就是一直会阻塞在那里获取。

以上总结：