超详细的JAVA多线程实现的四种方式（含源码）

1. 进程与线程概述

利用多线程技术可以使系统同时运行多个程序块，缩短出程序响应的时间，提高计算机资源的利用率，达到多任务处理的目的。

• 进程是程序的一次动态执行过程，每个进程都有自己独立的内存空间。一个应用程序可以同时启动多个进程(比如浏览器可以开多个窗口，每个窗口就是一个进程)

• 多进程操作系统能够运行多个进程，每个进程都能够循环利用所需要的CPU时间片，使的所有进程看上去像在同时运行一样。

• 线程是进程的一个执行流程，一个进程可以由多个线程组成，也就是一个进程可以同时运行多个不同的线程，每个线程完成不同的任务。

• 线程的并发运行：就是一个进程内若干个线程同时运行。(比如：word的拼写检查功能和首字母自动大写功能是word进程中的线程)

• 线程和进程的关系是一个局部和整体的关系，每个进程都由操作系统分配独立的内存地址空间，而同一进程的所有线程都在同一地址空间工作。

2. 多线程实现方式

Java多线程实现方式主要有四种：继承Thread类、实现Runnable接口、实现Callable接口通过FutureTask包装器来创建Thread线程、使用ExecutorService、Callable、Future实现有返回结果的多线程。

1.继承Thread类，重写run方法
2.实现Runnable接口，重写run方法，实现Runnable接口的实现类的实例对象作为Thread构造函数的target
3.通过Callable和FutureTask创建线程
4.通过线程池创建线程

前面两种可以归结为一类：无返回值，原因很简单，通过重写run方法，run方式的返回值是void，所以没有办法返回结果。
后面两种可以归结成一类：有返回值，通过Callable接口，就要实现call方法，这个方法的返回值是Object，所以返回的结果可以放在Object对象中。

3. 继承Thread类

继承Thread类，重写该类的run()方法。

继承Thread类，通过重写run()方法定义了一个新的线程类MyThread，其中run()方法的方法体代表了线程需要完成的任务，称之为线程执行体。当创建此线程类对象时一个新的线程得以创建，并进入到线程新建状态。通过调用线程对象引用的start()方法，使得该线程进入到就绪状态，此时此线程并不一定会马上得以执行，这取决于CPU调度时机。

/**
 * <h3>java-study</h3>
 * <p>继承Thread类，重写该类的run()方法</p>
 * @author : zhang.bw
 * @date : 2020-09-14 14:05
 **/
class MyThread {

    /**
     * 测试方法
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        new MyThread().Test();
    }

    public void Test() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("test " + Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            if (i == 3) {
                // 创建一个新的线程myThread1此线程进入新建状态
                Thread myThread1 = new MyThreadTest();
                // 创建一个新的线程myThread2此线程进入新建状态
                Thread myThread2 = new MyThreadTest();
                // 调用start()方法使得线程进入就绪状态
                myThread1.start();
                // 调用start()方法使得线程进入就绪状态
                myThread2.start();
            }
        }

    }

    class MyThreadTest extends Thread {
        private int i = 0;

        @Override
        public void run() {
            for (i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("MyThreadTest " + Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            }
        }

    }
}

4. 实现Runnable接口

实现Runnable接口，并重写该接口的run()方法

创建Runnable实现类的实例MyRunnableTest，并以此实例作为Thread类的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。

/**
 * <h3>java-study</h3>
 * <p>实现Runnable接口，并重写该接口的run()方法</p>
 * @author : zhang.bw
 * @date : 2020-09-14 14:20
 **/
public class MyRunnable {

    /**
     * 测试方法
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {

        // 一般写法
        new MyRunnable().test();

        // 实战代码写法
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("实战代码写法，具体执行业务!");
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("实战代码写法，具体执行业务!");
            }
        }).start();

    }

    public void test(){
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            if (i == 3) {
                // 创建一个Runnable实现类的对象
                Runnable myRunnableTest = new MyRunnableTest();
                // 将myRunnableTest作为Thread target创建新的线程
                Thread thread1 = new Thread(myRunnableTest);
                Thread thread2 = new Thread(myRunnableTest);
                // 调用start()方法使得线程进入就绪状态
                thread1.start();
                thread2.start();
            }
        }
    }

    class MyRunnableTest implements Runnable {
        private int i = 0;

        @Override
        public void run() {
            for (; i < 10; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            }
        }
    }

}

5. 使用Callable和Future接口创建线程

/**
 * <h3>java-study</h3>
 * <p>通过线程池创建线程-无返回值</p>
 * @author : zhang.bw
 * @date : 2020-09-18 11:27
 **/
public class MyExecutorRun {

    /**
     * 测试方法
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        new MyExecutorRun().test();
    }

    //线程池数量
    private static int POOL_NUM = 10;

    public void test(){
        // 创建一个线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
        for(int i = 0; i<POOL_NUM; i++) {
            Runnable r = new MyRunnable();
            // Thread.sleep(1000);
            // 执行任务
            executorService.execute(r);
        }
        //关闭线程池
        executorService.shutdown();
    }

    /**
     * 执行业务-无返回值
     */
    class MyRunnable implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("通过线程池方式创建的线程：" + Thread.currentThread().getName() + " ");
        }
    }
}

6. 线程池创建线程

线程池创建线程

• ExecutorService、Callable、Future三个接口实际上都是属于Executor框架。返回结果的线程是在JDK1.5中引入的新特征，有了这种特征就不需要再为了得到返回值而大费周折了。

• 可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。

• 注意：get方法是阻塞的，即：线程无返回结果，get方法会一直等待。

• 再结合线程池接口ExecutorService就可以实现传说中有返回结果的多线程了。

• 下面提供了一个完整的有返回结果的多线程测试例子，在JDK1.5下验证过没问题可以直接使用。

Executors类创建线程池方式

• 下述代码中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的线程池，多数情况下可用来替代Timer类。
   

• ExecutoreService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，在调用返回Future对象的get()方法，会阻塞直到计算完成。

/**
 * <h3>java-study</h3>
 * <p>通过线程池创建线程-有返回值</p>
 * @author : zhang.bw
 * @date : 2020-09-18 14:13
 **/
public class MyExecutorCall {

    /**
     * 测试方法
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        new MyExecutorCall().test();
    }

    public void test() throws ExecutionException, InterruptedException {
        System.out.println("----程序开始运行----");
        Date date1 = new Date();

        // 线程池数量
        int taskSize = 5;
        // 创建一个线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(taskSize);
        // 创建多个有返回值的任务
        List<Future<Object>> list = 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<Object> f = executorService.submit(c);
            System.out.println(">>>" + f.get().toString());
            list.add(f);
        }
        // 关闭线程池
        executorService.shutdown();

        // 获取所有并发任务的运行结果
        for (Future<Object> f : list) {
            // 从Future对象上获取任务的返回值，并输出到控制台
            System.out.println(">>>" + f.get().toString());
        }

        Date date2 = new Date();
        System.out.println("----程序结束运行----，程序运行时间【" + (date2.getTime() - date1.getTime()) + "毫秒】");
    }


    /**
     * 执行业务-有返回值
     */
    class MyCallable implements Callable<Object> {
        private String taskNum;

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

        @Override
        public Object call() throws Exception {
            System.out.println(">>>" + taskNum + "任务启动");
            Date dateTmp1 = new Date();
            Thread.sleep(1000);
            Date dateTmp2 = new Date();
            long time = dateTmp2.getTime() - dateTmp1.getTime();
            System.out.println(">>>" + taskNum + "任务终止");
            return taskNum + "任务返回运行结果,当前任务时间【" + time + "毫秒】";
        }
    }

}

7. 总结

本文章主要介绍了多线程的四种实现方式，包括继承Thread类、实现Runnable接口、使用Callable和Future接口创建线程、线程池创建线程四种，并通过完整的源码得以实现。相信通过本文章的学习，对多线程的实现方式有了比较深刻的认识，并能运用在实际工作中。

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——《写给程序员朋友》