详细分析 Java 中实现多线程的方法有几种?(从本质上出发)

详细分析 Java 中实现多线程的方法有几种?(从本质上出发)

正确的说法(从本质上出发)

• 实现多线程的官方正确方法: 2 种。

• Oracle 官网的文档说明

  

• 方法小结

  • 方法一: 实现 Runnable 接口。

  • 方法二: 继承 Thread 类。

• 代码示例

  /**
   * <p>
   * 实现 Runnable 接口的方式创建线程
   * </p>
   *
   * @author 踏雪彡寻梅
   * @version 1.0
   * @date 2020/9/7 - 00:34
   * @since JDK1.8
   */
  public class RunnableStyle implements Runnable {
      @Override
      public void run() {
          System.out.println("用 Runnable 方式实现线程~~~");
      }
  
      public static void main(String[] args) {
          Thread thread = new Thread(new RunnableStyle());
          thread.start();
      }
  }
  

  /**
   * <p>
   * 继承 Thread 类的方式创建线程
   * </p>
   *
   * @author 踏雪彡寻梅
   * @version 1.0
   * @date 2020/9/7 - 00:37
   * @since JDK1.8
   */
  public class ThreadStyle extends Thread {
      @Override
      public void run() {
          System.out.println("用 Thread 方式实现线程~~~");
      }
  
      public static void main(String[] args) {
          new ThreadStyle().start();
      }
  }
  

• 两种方式的对比

  • 方法一（实现 Runnable 接口）更好。

  • 方法二的缺点:

    1. 从代码的架构去考虑，具体执行的任务也就是 run 方法中的内容，它应该和线程的创建、运行的机制也就是 Thread 类是解耦的。所以不应该把他们混为一谈。从解耦的角度，方法一更好。

    2. 该方法每次如果想新建一个任务，只能去新建一个独立的线程，而新建一个独立的线程这样的损耗是比较大的，它需要去创建、然后执行，执行完了还要销毁；而如果使用 Runnable 接口的方式，我们就可以利用线程池之类的工具，利用这些工具就可以大大减小这些创建线程、销毁线程所带来的损耗。所以方法一相比于方法二的这一点，好在资源的节约上。

    3. 继承了 Thread 类之后，由于 Java 不支持双继承，那么这个类就无法继承其他的类了，这大大限制了我们的可扩展性。

• 两种方式的本质区别

  • 方法一: 最终调用 target.run; ，通过以下两图可以知道使用这个方法时实际上是传递了一个 target 对象，执行了这个对象的 run 方法。

    

    

  • 方法二: run() 整个都被重写。一旦子类重写了父类的方法，原有方法会被覆盖被抛弃，即以下代码不会被这次调用所采纳。

    

  • 综上，两种方法都是执行了 run 方法，只不过 run 方法的来源不同。

• 同时使用两种方法会怎样?

  • 代码演示

    /**
    * <p>
    * 同时使用 Runnable 和 Thread 两种实现线程的方式
    * </p>
    *
    * @author 踏雪彡寻梅
    * @version 1.0
    * @date 2020/9/7 - 22:38
    * @since JDK1.8
    */
    @SuppressWarnings("all")
    public class BothRunnableThread {
        public static void main(String[] args) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("我来自 Runnable。。。");
                }
            }) {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("我来自 Thread。。。");
                }
            }.start();
        }
    }
    

  • 运行结果
    
    

  • 分析

    1. 首先创建了一个匿名内部类 Thread。传入了一个 Runnable 对象。

    2. 然后重写了 Thread 的 run 方法。最后启动线程。

    3. 因为重写了 Thread 的 run 方法，所以它父类的 run 方法就被覆盖掉了，所以即便传入了 Runnable 对象也不会执行它。

• 总结

  • 从以上的分析中，准确的讲创建线程只有一种方式那就是构造 Thread 类，而实现线程的执行单元有两种方式（run 方法的两种不同实现情况）。

    • 方法一: 实现 Runnable 接口的 run 方法，并把 Runnable 实例传给 Thread 类，再让 Thread 类去执行这个 run 方法。

    • 方法二: 重写 Thread 的 run 方法（继承 Thread 类）。

经典错误说法(从本质上出发)

1. ”线程池创建线程也算是一种新建线程的方式。“

   • 线程池创建线程代码示例

     import java.util.concurrent.ExecutorService;
     import java.util.concurrent.Executors;
     
     /**
     * <p>
     * 线程池创建线程的方法
     * </p>
     *
     * @author 踏雪彡寻梅
     * @version 1.0
     * @date 2020/9/7 - 23:05
     * @since JDK1.8
     */
     public class ThreadPools {
         public static void main(String[] args) {
             ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
             for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                 // 添加任务
                 executorService.submit(new Task() {});
             }
         }
     }
     
     class Task implements Runnable {
         @Override
         public void run() {
             try {
                 Thread.sleep(500);
             } catch (Exception e) {
                 e.printStackTrace();
             }
             System.out.println(Thread.currentThread().getName());
         }
     }
     

   • 线程池创建线程源码(DefaultThreadFactory 中)

     

   • 分析

     • 通过线程池中的源码，可以知道线程池创建线程的方式本质上也是通过构造 Thread 的方式创建的。所以线程池创建线程的本质和上文中是一样的。所以不能简单的认为线程池也是一种新的创建线程的方式。

2. ”通过 Callable 和 FutureTask 创建线程，也算是一种新建线程的方式。“

   • 类图展示

     

     

   • 分析

     • 从类图中可以知道这两个创建线程的本质也是和之前的一样的。

3. ”无返回值是实现 Runnable 接口，有返回值是实现 Callable 接口，所以 Callable 是新的实现线程的方式。“

   • 和第 2 点差不多。

4. 定时器是新的实现线程的方式。

   • 定时器实现线程代码示例

     import java.util.Timer;
     import java.util.TimerTask;
     
     /**
     * <p>
     * 定时器创建线程
     * </p>
     *
     * @author 踏雪彡寻梅
     * @version 1.0
     * @date 2020/9/7 - 23:48
     * @since JDK1.8
     */
     public class DemoTimmerTask {
         public static void main(String[] args) {
             Timer timer = new Timer();
             timer.scheduleAtFixedRate(new TimerTask() {
                 @Override
                 public void run() {
                     System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                 }
             }, 1000, 1000);
         }
     }
     

   • 分析

     • 和前面几点一样，定时器创建线程的方法最终本质也离不开上文中的那两类方法。

5. 匿名内部类和 Lambda 表达式的方式创建线程是新的创建线程方式。

   • 实际上也和前面几点一样是一个表面现象，本质上还是那两种方法。

   • 使用方式代码示例

     /**
     * <p>
     * 匿名内部类创建线程
     * </p>
     *
     * @author 踏雪彡寻梅
     * @version 1.0
     * @date 2020/9/7 - 23:54
     * @since JDK1.8
     */
     public class AnonymousInnerClassDemo {
         public static void main(String[] args) {
             // 第一种
             new Thread() {
                 @Override
                 public void run() {
                     System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                 }
             }.start();
     
             // 第二种
             new Thread(new Runnable() {
                 @Override
                 public void run() {
                     System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                 }
             }).start();
         }
     }
     

     /**
     * <p>
     * Lambda 表达式创建线程
     * </p>
     *
     * @author 踏雪彡寻梅
     * @version 1.0
     * @date 2020/9/7 - 23:58
     * @since JDK1.8
     */
     public class LambdaDemo {
         public static void main(String[] args) {
             new Thread(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName())).start();
         }
     }
     

   • 运行结果

     

     

• 总结
  • 多线程的实现方式，在代码中写法千变万化，但其本质万变不离其宗。

常见面试问题

• 有多少种实现线程的方法?思路有 5 点。

  • 从不同的角度看，会有不同的答案。

  • 典型答案是两种。这两种方式的对比。

  • 从原理来看，两种本质都是一样的（都是实现 run 方法）。

  • 具体展开说其他方式（代码的实现上的不同方式，原理还是基于那两个本质）。

  • 将以上几点做结论。

• 实现 Runnable 接口和继承 Thread 类哪种方式更好?

  • 从代码架构角度。（应该去解耦，两件事情：1.具体的任务即 run 方法中的内容；2.和线程生命周期相关的如创建线程、运行线程、销毁线程即 Thread 类去做的事情）

  • 新建线程的损耗的角度。（继承 Thread 类，需要新建线程、执行完之后还要销毁，实现 Runnable 接口的方式可以反复的利用同一个线程，比如线程池就是这么做的，用于线程生命周期的损耗就减少了）

  • Java 不支持多继承的角度。（对于扩展性而言）