《Java多线程面试题》系列-创建线程的三种方法及其区别

时间：2024-07-23 21:03:56

1. 创建线程的三种方法及其区别

1.1 继承Thread类

首先，定义Thread类的子类并重写run()方法：

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

public class MyFirstThread extends Thread {

    @Override

    public void run() {

        for (int i = 0; i < 5; i++) {

            System.out.printf("[MyFirstThread]输出:%d,当前线程名称:%s\n",

                    i, getName());

        }

    }

}

然后，创建该子类的实例并调用start()方法启动线程：

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("主线程开始执行,当前线程名称:" +

                Thread.currentThread().getName());

        Thread firstThread = new MyFirstThread();

        firstThread.start();

        System.out.println("主线程执行结束,当前线程名称:" +

                Thread.currentThread().getName());

    }

}

运行结果如下所示：

主线程开始执行,当前线程名称:main

主线程执行结束,当前线程名称:main

[MyFirstThread]输出:0,当前线程名称:Thread-0

[MyFirstThread]输出:1,当前线程名称:Thread-0

[MyFirstThread]输出:2,当前线程名称:Thread-0

[MyFirstThread]输出:3,当前线程名称:Thread-0

[MyFirstThread]输出:4,当前线程名称:Thread-0

从运行结果可以看出以下2个问题：

  1. 程序中存在2个线程，分别为主线程main和自定义的线程Thread-0。
  2. 调用firstThread.start();，run()方法体中的代码并没有立即执行，而是异步执行的。

查看Thread类的源码，可以发现Thread类实现了接口Runnable：

public class Thread implements Runnable {

    // 省略其它代码

｝

这里是重点，面试常问！

1.2 实现Runnable接口(推荐)

首先，定义Runnable接口的实现类并实现run()方法：

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

public class MySecondThread implements Runnable {

    @Override

    public void run() {

        for (int i = 0; i < 5; i++) {

            System.out.printf("[MySecondThread]输出:%d,当前线程名称:%s\n",

                    i, Thread.currentThread().getName());

        }

    }

}

然后，调用Thread类的构造函数创建Thread实例并调用start()方法启动线程：

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {

        Runnable target = new MySecondThread();

        Thread secondThread = new Thread(target);

        secondThread.start();

    }

}

运行结果如下所示：

主线程开始执行,当前线程名称:main

主线程执行结束,当前线程名称:main

[MySecondThread]输出:0,当前线程名称:Thread-0

[MySecondThread]输出:1,当前线程名称:Thread-0

[MySecondThread]输出:2,当前线程名称:Thread-0

[MySecondThread]输出:3,当前线程名称:Thread-0

[MySecondThread]输出:4,当前线程名称:Thread-0

可以看出，使用这种方式和继承Thread类的运行结果是一样的。

1.3 实现Callable接口

首先，定义Callable接口的实现类并实现call()方法：

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

import java.util.Random;

import java.util.concurrent.Callable;

public class MyThirdThread implements Callable<Integer> {

    @Override

    public Integer call() throws Exception {

        Thread.sleep(6 * 1000);

        return new Random().nextInt();

    }

}

然后，调用FutureTask类的构造函数创建FutureTask实例：

Callable<Integer> callable = new MyThirdThread();

FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callable);

最后，调用Thread类的构造函数创建Thread实例并调用start()方法启动线程：

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

import java.util.concurrent.Callable;

import java.util.concurrent.ExecutionException;

import java.util.concurrent.FutureTask;

public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("主线程开始执行,当前线程名称:" +

                Thread.currentThread().getName());

        Callable<Integer> callable = new MyThirdThread();

        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callable);

        new Thread(futureTask).start();

        try {

            System.out.println("futureTask.isDone() return:" + futureTask.isDone());

            System.out.println(futureTask.get());

            System.out.println("futureTask.isDone() return:" + futureTask.isDone());

        } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {

            e.printStackTrace();

        }

        System.out.println("主线程执行结束,当前线程名称:" +

                Thread.currentThread().getName());

    }

}

运行结果如下所示：

主线程开始执行,当前线程名称:main

futureTask.isDone() return:false

-1193053528

futureTask.isDone() return:true

主线程执行结束,当前线程名称:main

可以发现，使用Callable接口这种方式，我们可以通过futureTask.get()获取到线程的执行结果，而之前的2种方式，都是没有返回值的。

注意事项：调用futureTask.get()获取线程的执行结果时，主线程会阻塞直到获取到结果。

阻塞效果如下图所示：

《Java多线程面试题》系列-创建线程的三种方法及其区别

1.4 区别

以下是重点，面试常问！

  1. Java中，类仅支持单继承，如果一个类继承了Thread类，就无法再继承其它类，因此，如果一个类既要继承其它的类，又必须创建为一个线程，就可以使用实现Runable接口的方式。
  2. 使用实现Runable接口的方式创建的线程可以处理同一资源，实现资源的共享。
  3. 使用实现Callable接口的方式创建的线程，可以获取到线程执行的返回值、是否执行完成等信息。

关于第2点，可以通过如下示例来理解。

假如我们总共有10张票（共享的资源），为了提升售票的效率，开了3个线程来售卖，代码如下所示：

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

public class SaleTicketThread implements Runnable {

    private int quantity = 10;

    @Override

    public void run() {

        while (quantity > 0) {

            System.out.println(quantity-- + " is saled by " +

                    Thread.currentThread().getName());

        }

    }

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

    Runnable runnable = new SaleTicketThread();

    Thread saleTicketThread1 = new Thread(runnable);

    Thread saleTicketThread2 = new Thread(runnable);

    Thread saleTicketThread3 = new Thread(runnable);

    saleTicketThread1.start();

    saleTicketThread2.start();

    saleTicketThread3.start();

}

因为3个线程都是异步执行的，因此每次的运行结果可能是不一样，以下列举2次不同的运行结果。

第1次运行结果：

10 is saled by Thread-0

8 is saled by Thread-0

7 is saled by Thread-0

5 is saled by Thread-0

9 is saled by Thread-1

3 is saled by Thread-1

2 is saled by Thread-1

1 is saled by Thread-1

4 is saled by Thread-0

6 is saled by Thread-2

第2次运行结果：

10 is saled by Thread-0

9 is saled by Thread-0

8 is saled by Thread-0

7 is saled by Thread-0

6 is saled by Thread-0

5 is saled by Thread-0

3 is saled by Thread-0

2 is saled by Thread-0

4 is saled by Thread-2

1 is saled by Thread-1

如果将上面的SaleTicketThread修改成继承Thread类的方式，就变成了3个线程各自拥有10张票，即变成了30张票，而不是3个线程共享10张票。

2. Thread类start()和run()的区别

2.1 示例

因为实现Runnable接口的优势，基本上实现多线程都使用的是该种方式，所以我们将之前定义的MyFirstThread也修改为实现Runnable接口的方式：

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

public class MyFirstThread implements Runnable {

    @Override

    public void run() {

        for (int i = 0; i < 5; i++) {

            System.out.printf("[MyFirstThread]输出:%d,当前线程名称:%s\n",

                    i, Thread.currentThread().getName());

        }

    }

}

然后仍然沿用之前定义的MyFirstThread、MySecondThread，我们先看下调用start()的效果：

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("主线程开始执行,当前线程名称:" +

                Thread.currentThread().getName());

        Thread firstThread = new Thread(new MyFirstThread());

        Runnable target = new MySecondThread();

        Thread secondThread = new Thread(target);

        firstThread.start();

        secondThread.start();

        System.out.println("主线程执行结束,当前线程名称:" +

                Thread.currentThread().getName());

    }

}

运行结果（注意：多次运行，结果可能不一样）：

主线程开始执行,当前线程名称:main

[MyFirstThread]输出:0,当前线程名称:Thread-0

[MyFirstThread]输出:1,当前线程名称:Thread-0

[MySecondThread]输出:0,当前线程名称:Thread-1

主线程执行结束,当前线程名称:main

[MySecondThread]输出:1,当前线程名称:Thread-1

[MySecondThread]输出:2,当前线程名称:Thread-1

[MySecondThread]输出:3,当前线程名称:Thread-1

[MySecondThread]输出:4,当前线程名称:Thread-1

[MyFirstThread]输出:2,当前线程名称:Thread-0

[MyFirstThread]输出:3,当前线程名称:Thread-0

[MyFirstThread]输出:4,当前线程名称:Thread-0

可以看出，调用start()方法后，程序中有3个线程，分别为主线程main、Thread-0、Thread-1，而且执行顺序不是按顺序执行的，存在不确定性。

然后将start()方法修改为run()方法，如下所示：

firstThread.run();

secondThread.run();

此时的运行结果如下所示（多次运行，结果是一样的）：

主线程开始执行,当前线程名称:main

[MyFirstThread]输出:0,当前线程名称:main

[MyFirstThread]输出:1,当前线程名称:main

[MyFirstThread]输出:2,当前线程名称:main

[MyFirstThread]输出:3,当前线程名称:main

[MyFirstThread]输出:4,当前线程名称:main

[MySecondThread]输出:0,当前线程名称:main

[MySecondThread]输出:1,当前线程名称:main

[MySecondThread]输出:2,当前线程名称:main

[MySecondThread]输出:3,当前线程名称:main

[MySecondThread]输出:4,当前线程名称:main

主线程执行结束,当前线程名称:main

可以看出，调用run()方法后，程序中只有一个主线程，自定义的2个线程并没有启动，而且执行顺序也是按顺序执行的。

1.2 总结

以下是重点，面试常问！

  • run()方法只是一个普通方法，调用之后程序会等待run()方法执行完毕，所以是串行执行，而不是并行执行。
  • start()方法会启动一个线程，当线程得到CPU资源后会自动执行run()方法体中的内容，实现真正的并发执行。

3. Runnable和Callable的区别

在文章前面的章节中（1.2 实现Runnable接口 和1.3 实现Callable接口），我们了解了如何使用Runnable、Callable接口来创建线程，现在我们分别看下Runable和Callable接口的定义，其中，Runable接口的定义如下所示：

public interface Runnable {

    public abstract void run();

}

Callable接口的定义如下所示：

public interface Callable<V> {

    V call() throws Exception;

}

由此可以看出，Runnable和Callable的区别主要有以下几点：

  1. Runable的执行方法是run()，Callable的执行方法是call()
  2. call()方法可以抛出异常，run()方法如果有异常只能在内部消化
  3. 实现Runnable接口的线程没有返回值，实现Callable接口的线程能返回执行结果
  4. 实现Callable接口的线程，可以和FutureTask一起使用，获取到线程是否完成、线程是否取消、线程执行结果，也可以取消线程的执行。

4. 源码及参考

源码地址：https://github.com/zwwhnly/springboot-action.git，欢迎下载。

Java中实现多线程的两种方式之间的区别

Java Thread 的 run() 与 start() 的区别

Java Runnable与Callable区别

Callable,Runnable比较及用法

Runnable和Callable的区别和用法

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