前言

在并發(fā)編程中我們?yōu)樯兑话氵x用創(chuàng)建多個(gè)線程去處理任務(wù)而不是創(chuàng)建多個(gè)進(jìn)程呢？這是因?yàn)榫€程之間切換的開(kāi)銷(xiāo)小，適用于一些要求同時(shí)進(jìn)行并且又要共享某些變量的并發(fā)操作。而進(jìn)程則具有獨(dú)立的虛擬地址空間，每個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的代碼和數(shù)據(jù)空間，程序之間的切換會(huì)有較大的開(kāi)銷(xiāo)。下面介紹幾種創(chuàng)建線程的方法，在這之前我們還是要先了解一下什么是進(jìn)程什么是線程。

一、什么是進(jìn)程和線程

線程是進(jìn)程中的一個(gè)實(shí)體，它本身是不會(huì)獨(dú)立存在的。進(jìn)程是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位，線程則是進(jìn)程的一個(gè)執(zhí)行路徑，一個(gè)進(jìn)程中至少有一個(gè)線程，進(jìn)程中的多個(gè)線程共享進(jìn)程的資源。

進(jìn)程和線程的關(guān)系圖如下：

從上面的圖中，我們可以知道一個(gè)進(jìn)程中有多個(gè)線程，多個(gè)線程共享進(jìn)程的堆和方法區(qū)資源，但是每個(gè)線程都有自己的程序計(jì)數(shù)器和棧區(qū)域。堆是一個(gè)進(jìn)程中最大的一塊內(nèi)存，堆是被進(jìn)程中的所有線程共享的，是進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)分配的，堆里面主要存放使用new操作創(chuàng)建的對(duì)象實(shí)例。方法區(qū)則用來(lái)存放 JVM 加載的類(lèi)、常量及靜態(tài)變量等信息，也是線程共享的。

二、線程的創(chuàng)建

Java 中有幾種線程創(chuàng)建的方式：

• 實(shí)現(xiàn) Runnable 接口的 run 方法
• 繼承 Thread 類(lèi)并重寫(xiě) run 的方法
• 使用 FutureTask 方式
• 使用線程池創(chuàng)建

2.1、實(shí)現(xiàn) Runnable 接口的 run 方法

public static void main(String[] args) {
        RunableTask task = new RunableTask();
        new Thread(task).start();
        new Thread(task).start();
    }
    public static class RunableTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("I am a child thread");
        }
    }
// 輸出
I am a child thread
I am a child thread

這段代碼創(chuàng)建了一個(gè)RunableTask??類(lèi)，該類(lèi)實(shí)現(xiàn)了Runnable??接口，并重寫(xiě)了run()??方法。在run()??方法中，它打印了一條消息："I am a child thread"。

接下來(lái)是main()??方法，它是Java程序的入口點(diǎn)。在main()??方法中，首先創(chuàng)建了一個(gè)RunableTask??對(duì)象，然后通過(guò)調(diào)用Thread??類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)將該對(duì)象作為參數(shù)傳遞給Thread??類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)，創(chuàng)建了兩個(gè)新的線程對(duì)象。這兩個(gè)線程對(duì)象分別使用start()??方法啟動(dòng)，從而使得每個(gè)線程都能夠并發(fā)地執(zhí)行。

當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，會(huì)創(chuàng)建兩個(gè)子線程，它們將并發(fā)地執(zhí)行RunableTask??對(duì)象的run()??方法。由于兩個(gè)線程是同時(shí)運(yùn)行的，因此它們可能會(huì)交替執(zhí)行run()??方法中的代碼。在這種情況下，由于線程調(diào)度的不確定性，可能會(huì)出現(xiàn)以下情況之一：

• 第一個(gè)線程先執(zhí)行run()??方法，打印出"I am a child thread"。
• 第二個(gè)線程先執(zhí)行run()??方法，打印出"I am a child thread"。

需要注意的是，由于線程的執(zhí)行順序是不確定的，所以每次運(yùn)行程序時(shí)，輸出的結(jié)果可能會(huì)有所不同。

2.2、繼承 Thread 類(lèi)方式的實(shí)現(xiàn)

public static void main(String[] args) {
        MyThread thread = new MyThread();
        thread.start();
    }
    //繼承Thread類(lèi)并重寫(xiě)run方法
    public static class MyThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("I am a child thread");
        }
    }

創(chuàng)建一個(gè)名為MyThread??的類(lèi)，該類(lèi)繼承了Thread??類(lèi)，并重寫(xiě)了run()??方法。

2.3、用 FutureTask 的方式

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 創(chuàng)建異步任務(wù)
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(new CallerTask());
        //啟動(dòng)線程
        new Thread(futureTask).start();
        try {
            //等待任務(wù)執(zhí)行完畢，并返回結(jié)果
            String result = futureTask.get();
            System.out.println(result);
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    //創(chuàng)建任務(wù)類(lèi)，類(lèi)似Runable
    public static class CallerTask implements Callable<String> {
        @Override
        public String call() throws Exception {
            return "hello emanjusaka";
        }
    }

上面使用了FutureTask??和Callable??接口來(lái)實(shí)現(xiàn)異步任務(wù)的執(zhí)行。首先，在main()??方法中創(chuàng)建了一個(gè)FutureTask??對(duì)象，并將一個(gè)匿名內(nèi)部類(lèi)CallerTask??的實(shí)例作為參數(shù)傳遞給它。這個(gè)匿名內(nèi)部類(lèi)實(shí)現(xiàn)了Callable??接口，并重寫(xiě)了call()??方法。在call()??方法中，它返回了一個(gè)字符串"hello emanjusaka"。接下來(lái)，通過(guò)調(diào)用FutureTask??對(duì)象的start()??方法啟動(dòng)了一個(gè)新的線程，該線程會(huì)執(zhí)行CallerTask??對(duì)象的call()??方法。由于start()??方法是異步執(zhí)行的，主線程會(huì)繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的代碼。然后，使用futureTask.get()??方法來(lái)等待異步任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果。這個(gè)方法會(huì)阻塞當(dāng)前線程，直到異步任務(wù)執(zhí)行完畢并返回結(jié)果。如果任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中發(fā)生了異常，可以通過(guò)捕獲ExecutionException??來(lái)處理異常情況。

需要注意的是，由于異步任務(wù)的執(zhí)行是并發(fā)進(jìn)行的，因此輸出的結(jié)果可能會(huì)有所不同。另外，由于FutureTask??和Callable??接口提供了更靈活和強(qiáng)大的功能，因此在需要處理返回結(jié)果或處理異常的情況下，它們比繼承Thread??類(lèi)并重寫(xiě)run()??方法的方式更加方便和可靠。

2.4、使用線程池

Executors

package top.emanjusaka;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建一個(gè)固定大小的線程池，大小為5
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
        // 提交10個(gè)任務(wù)到線程池中執(zhí)行
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Runnable worker = new WorkerThread("" + i);
            executor.execute(worker);
        }
        // 關(guān)閉線程池
        executor.shutdown();
        while (!executor.isTerminated()) {
        }
        System.out.println("所有任務(wù)已完成");
    }
}
class WorkerThread implements Runnable {
    private String command;
    public WorkerThread(String s) {
        this.command = s;
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 開(kāi)始處理任務(wù)： " + command);
        processCommand();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成任務(wù)： " + command);
    }
    private void processCommand() {
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
// 輸出
pool-1-thread-1 開(kāi)始處理任務(wù)： 0
pool-1-thread-2 開(kāi)始處理任務(wù)： 1
pool-1-thread-3 開(kāi)始處理任務(wù)： 2
pool-1-thread-4 開(kāi)始處理任務(wù)： 3
pool-1-thread-5 開(kāi)始處理任務(wù)： 4
pool-1-thread-2 完成任務(wù)： 1
pool-1-thread-4 完成任務(wù)： 3
pool-1-thread-2 開(kāi)始處理任務(wù)： 5
pool-1-thread-4 開(kāi)始處理任務(wù)： 6
pool-1-thread-1 完成任務(wù)： 0
pool-1-thread-3 完成任務(wù)： 2
pool-1-thread-5 完成任務(wù)： 4
pool-1-thread-3 開(kāi)始處理任務(wù)： 8
pool-1-thread-1 開(kāi)始處理任務(wù)： 7
pool-1-thread-5 開(kāi)始處理任務(wù)： 9
pool-1-thread-2 完成任務(wù)： 5
pool-1-thread-4 完成任務(wù)： 6
pool-1-thread-1 完成任務(wù)： 7
pool-1-thread-3 完成任務(wù)： 8
pool-1-thread-5 完成任務(wù)： 9
所有任務(wù)已完成

上面的例子中我們首先創(chuàng)建了一個(gè)大小為5的線程池。然后，我們提交了10個(gè)任務(wù)到線程池中執(zhí)行。每個(gè)任務(wù)都是一個(gè)實(shí)現(xiàn)了Runnable接口的WorkerThread對(duì)象。最后，我們關(guān)閉線程池并等待所有任務(wù)完成。

阿里巴巴開(kāi)發(fā)規(guī)范建議使用ThreadPoolExecutor來(lái)創(chuàng)建線程池，而不是直接使用Executors。這樣做的原因是，Executors創(chuàng)建的線程池可能會(huì)存在資源耗盡的風(fēng)險(xiǎn)，而ThreadPoolExecutor則可以更好地控制線程池的運(yùn)行規(guī)則，規(guī)避資源耗盡的風(fēng)險(xiǎn) 。

ThreadPoolExecutor

package top.emanjusaka;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建一個(gè)固定大小的線程池，大小為5
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 200, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Runnable worker = new WorkerThread("" + i);
            executor.execute(worker);
        }
        // 關(guān)閉線程池
        executor.shutdown();
        try {
            executor.awaitTermination(Long.MAX_VALUE, TimeUnit.NANOSECONDS);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("所有任務(wù)已完成");
    }
}
class WorkerThread implements Runnable {
    private String command;
    public WorkerThread(String s) {
        this.command = s;
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 開(kāi)始處理任務(wù)：" + command);
        processCommand();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成任務(wù)：" + command);
    }
    private void processCommand() {
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
// 輸出
pool-1-thread-1 開(kāi)始處理任務(wù)：0
pool-1-thread-3 開(kāi)始處理任務(wù)：2
pool-1-thread-2 開(kāi)始處理任務(wù)：1
pool-1-thread-4 開(kāi)始處理任務(wù)：3
pool-1-thread-5 開(kāi)始處理任務(wù)：4
pool-1-thread-2 完成任務(wù)：1
pool-1-thread-3 完成任務(wù)：2
pool-1-thread-5 完成任務(wù)：4
pool-1-thread-3 開(kāi)始處理任務(wù)：5
pool-1-thread-4 完成任務(wù)：3
pool-1-thread-1 完成任務(wù)：0
pool-1-thread-4 開(kāi)始處理任務(wù)：8
pool-1-thread-2 開(kāi)始處理任務(wù)：7
pool-1-thread-5 開(kāi)始處理任務(wù)：6
pool-1-thread-1 開(kāi)始處理任務(wù)：9
pool-1-thread-4 完成任務(wù)：8
pool-1-thread-3 完成任務(wù)：5
pool-1-thread-2 完成任務(wù)：7
pool-1-thread-1 完成任務(wù)：9
pool-1-thread-5 完成任務(wù)：6
所有任務(wù)已完成

在這個(gè)例子中，我們首先創(chuàng)建了一個(gè)大小為5的線程池，其中核心線程數(shù)為5，最大線程數(shù)為10，空閑線程存活時(shí)間為200毫秒，工作隊(duì)列為L(zhǎng)inkedBlockingQueue。然后，我們提交了10個(gè)任務(wù)到線程池中執(zhí)行。最后，我們關(guān)閉線程池并等待所有任務(wù)完成。

ThreadPoolExecutor的構(gòu)造函數(shù)有以下參數(shù)：

• corePoolSize：核心線程數(shù)，即線程池中始終保持活躍的線程數(shù)。
• maximumPoolSize：最大線程數(shù)，即線程池中允許的最大線程數(shù)。當(dāng)工作隊(duì)列滿了之后，線程池會(huì)創(chuàng)建新的線程來(lái)處理任務(wù)，直到達(dá)到最大線程數(shù)。
• keepAliveTime：空閑線程存活時(shí)間，即當(dāng)線程池中的線程數(shù)量超過(guò)核心線程數(shù)時(shí)，多余的空閑線程在等待新任務(wù)的最長(zhǎng)時(shí)間。超過(guò)這個(gè)時(shí)間后，空閑線程將被銷(xiāo)毀。
• unit：keepAliveTime的時(shí)間單位，例如TimeUnit.SECONDS表示秒，TimeUnit.MILLISECONDS表示毫秒。
• workQueue：工作隊(duì)列，用于存放待處理的任務(wù)。常用的有ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue和SynchronousQueue等。
• threadFactory：線程工廠，用于創(chuàng)建新的線程?？梢宰远x線程的名稱(chēng)、優(yōu)先級(jí)等屬性。
• handler：拒絕策略，當(dāng)工作隊(duì)列滿了且線程池已滿時(shí)，線程池如何處理新提交的任務(wù)。常用的有AbortPolicy（拋出異常）、DiscardPolicy（丟棄任務(wù)）和DiscardOldestPolicy（丟棄隊(duì)列中最舊的任務(wù)）。
• executorListeners：監(jiān)聽(tīng)器，用于監(jiān)聽(tīng)線程池的狀態(tài)變化。常用的有ThreadPoolExecutor.AbortPolicy、ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy和ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy。

三、總結(jié)

使用繼承方式的好處是方便傳參，你可以在子類(lèi)里面添加成員變量，通過(guò)set方法設(shè)置參數(shù)或者通過(guò)構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行傳遞，而如果使用Runnable方式，則只能使用主線程里面被聲明為final的變量。不好的地方是Java不支持多繼承，如果繼承了Thread類(lèi)，那么子類(lèi)不能再繼承其他類(lèi)，而Runable則沒(méi)有這個(gè)限制。前兩種方式都沒(méi)辦法拿到任務(wù)的返回結(jié)果，但是Futuretask方式可以。

使用Callable和Future創(chuàng)建線程。這種方式可以將線程作為任務(wù)提交給線程池執(zhí)行，而且可以獲取到線程的執(zhí)行結(jié)果。但是需要注意的是，如果線程拋出了異常，那么在主線程中是無(wú)法獲取到的。使用線程池。線程池是一種管理線程的機(jī)制，可以有效地控制線程的數(shù)量和復(fù)用線程，避免了頻繁地創(chuàng)建和銷(xiāo)毀線程帶來(lái)的性能開(kāi)銷(xiāo)。

參考資料《Java并發(fā)編程之美》

以上就是Java線程的創(chuàng)建介紹及實(shí)現(xiàn)方式示例的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java線程創(chuàng)建的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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