《Java多線程面試題》系列-建立線程的三種方法及其區別

1. 建立線程的三種方法及其區別

1.1 繼承Thread類

首先，定義Thread類的子類並重寫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]輸出:%d,當前線程名稱:%s\n",
                    i, getName());
        }
    }
}

而後，建立該子類的實例並調用start()方法啓動線程：

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("主線程開始執行,當前線程名稱:" +
                Thread.currentThread().getName());

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

        System.out.println("主線程執行結束,當前線程名稱:" +
                Thread.currentThread().getName());
    }
}

運行結果以下所示：

主線程開始執行,當前線程名稱:main

主線程執行結束,當前線程名稱:main

[MyFirstThread]輸出:0,當前線程名稱:Thread-0

[MyFirstThread]輸出:1,當前線程名稱:Thread-0

[MyFirstThread]輸出:2,當前線程名稱:Thread-0

[MyFirstThread]輸出:3,當前線程名稱:Thread-0

[MyFirstThread]輸出:4,當前線程名稱:Thread-0

從運行結果能夠看出如下2個問題：

1. 程序中存在2個線程，分別爲主線程main和自定義的線程Thread-0。
2. 調用firstThread.start();，run()方法體中的代碼並無當即執行，而是異步執行的。

查看Thread類的源碼，能夠發現Thread類實現了接口Runnable：

public class Thread implements Runnable {
    // 省略其它代碼
｝

這裏是重點，面試常問！

1.2 實現Runnable接口(推薦)

首先，定義Runnable接口的實現類並實現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]輸出:%d,當前線程名稱:%s\n",
                    i, Thread.currentThread().getName());
        }
    }
}

而後，調用Thread類的構造函數建立Thread實例並調用start()方法啓動線程：

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();
    }
}

運行結果以下所示：

主線程開始執行,當前線程名稱:main

主線程執行結束,當前線程名稱:main

[MySecondThread]輸出:0,當前線程名稱:Thread-0

[MySecondThread]輸出:1,當前線程名稱:Thread-0

[MySecondThread]輸出:2,當前線程名稱:Thread-0

[MySecondThread]輸出:3,當前線程名稱:Thread-0

[MySecondThread]輸出:4,當前線程名稱:Thread-0

能夠看出，使用這種方式和繼承Thread類的運行結果是同樣的。

1.3 實現Callable接口

首先，定義Callable接口的實現類並實現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();
    }
}

而後，調用FutureTask類的構造函數建立FutureTask實例：

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

最後，調用Thread類的構造函數建立Thread實例並調用start()方法啓動線程：

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("主線程開始執行,當前線程名稱:" +
                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("主線程執行結束,當前線程名稱:" +
                Thread.currentThread().getName());
    }
}

運行結果以下所示：

主線程開始執行,當前線程名稱:main

futureTask.isDone() return:false

-1193053528

futureTask.isDone() return:true

主線程執行結束,當前線程名稱:main

能夠發現，使用Callable接口這種方式，咱們能夠經過futureTask.get()獲取到線程的執行結果，而以前的2種方式，都是沒有返回值的。

注意事項：調用futureTask.get()獲取線程的執行結果時，主線程會阻塞直到獲取到結果。

阻塞效果以下圖所示：

1.4 區別

如下是重點，面試常問！

1. Java中，類僅支持單繼承，若是一個類繼承了Thread類，就沒法再繼承其它類，所以，若是一個類既要繼承其它的類，又必須建立爲一個線程，就可使用實現Runable接口的方式。
2. 使用實現Runable接口的方式建立的線程能夠處理同一資源，實現資源的共享。
3. 使用實現Callable接口的方式建立的線程，能夠獲取到線程執行的返回值、是否執行完成等信息。

關於第2點，能夠經過以下示例來理解。

假如咱們總共有10張票（共享的資源），爲了提高售票的效率，開了3個線程來售賣，代碼以下所示：

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();
}

由於3個線程都是異步執行的，所以每次的運行結果多是不同，如下列舉2次不一樣的運行結果。

第1次運行結果：

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次運行結果：

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

若是將上面的SaleTicketThread修改爲繼承Thread類的方式，就變成了3個線程各自擁有10張票，即變成了30張票，而不是3個線程共享10張票。

2. Thread類start()和run()的區別

2.1 示例

由於實現Runnable接口的優點，基本上實現多線程都使用的是該種方式，因此咱們將以前定義的MyFirstThread也修改成實現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]輸出:%d,當前線程名稱:%s\n",
                    i, Thread.currentThread().getName());
        }
    }
}

而後仍然沿用以前定義的MyFirstThread、MySecondThread，咱們先看下調用start()的效果：

package com.zwwhnly.springbootaction.javabase.thread;

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("主線程開始執行,當前線程名稱:" +
                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("主線程執行結束,當前線程名稱:" +
                Thread.currentThread().getName());
    }
}

運行結果（注意：屢次運行，結果可能不同）：

主線程開始執行,當前線程名稱:main

[MyFirstThread]輸出:0,當前線程名稱:Thread-0

[MyFirstThread]輸出:1,當前線程名稱:Thread-0

[MySecondThread]輸出:0,當前線程名稱:Thread-1

主線程執行結束,當前線程名稱:main

[MySecondThread]輸出:1,當前線程名稱:Thread-1

[MySecondThread]輸出:2,當前線程名稱:Thread-1

[MySecondThread]輸出:3,當前線程名稱:Thread-1

[MySecondThread]輸出:4,當前線程名稱:Thread-1

[MyFirstThread]輸出:2,當前線程名稱:Thread-0

[MyFirstThread]輸出:3,當前線程名稱:Thread-0

[MyFirstThread]輸出:4,當前線程名稱:Thread-0

能夠看出，調用start()方法後，程序中有3個線程，分別爲主線程main、Thread-0、Thread-1，並且執行順序不是按順序執行的，存在不肯定性。

而後將start()方法修改成run()方法，以下所示：

firstThread.run();
secondThread.run();

此時的運行結果以下所示（屢次運行，結果是同樣的）：

主線程開始執行,當前線程名稱:main

[MyFirstThread]輸出:0,當前線程名稱:main

[MyFirstThread]輸出:1,當前線程名稱:main

[MyFirstThread]輸出:2,當前線程名稱:main

[MyFirstThread]輸出:3,當前線程名稱:main

[MyFirstThread]輸出:4,當前線程名稱:main

[MySecondThread]輸出:0,當前線程名稱:main

[MySecondThread]輸出:1,當前線程名稱:main

[MySecondThread]輸出:2,當前線程名稱:main

[MySecondThread]輸出:3,當前線程名稱:main

[MySecondThread]輸出:4,當前線程名稱:main

主線程執行結束,當前線程名稱:main

能夠看出，調用run()方法後，程序中只有一個主線程，自定義的2個線程並無啓動，並且執行順序也是按順序執行的。

1.2 總結

如下是重點，面試常問！

• run()方法只是一個普通方法，調用以後程序會等待run()方法執行完畢，因此是串行執行，而不是並行執行。
• start()方法會啓動一個線程，當線程獲得CPU資源後會自動執行run()方法體中的內容，實現真正的併發執行。

3. Runnable和Callable的區別

在文章前面的章節中（1.2 實現Runnable接口 和1.3 實現Callable接口），咱們瞭解瞭如何使用Runnable、Callable接口來建立線程，如今咱們分別看下Runable和Callable接口的定義，其中，Runable接口的定義以下所示：

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

Callable接口的定義以下所示：

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

由此能夠看出，Runnable和Callable的區別主要有如下幾點：

1. Runable的執行方法是run()，Callable的執行方法是call()
2. call()方法能夠拋出異常，run()方法若是有異常只能在內部消化
3. 實現Runnable接口的線程沒有返回值，實現Callable接口的線程能返回執行結果
4. 實現Callable接口的線程，能夠和FutureTask一塊兒使用，獲取到線程是否完成、線程是否取消、線程執行結果，也能夠取消線程的執行。

4. 源碼及參考

源碼地址：https://github.com/zwwhnly/springboot-action.git，歡迎下載。

Java中實現多線程的兩種方式之間的區別

Java Thread 的 run() 與 start() 的區別

Java Runnable與Callable區別

Callable,Runnable比較及用法

Runnable和Callable的區別和用法

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