Java多线程创建方式全解：Thread、Runnable、Callable与线程池详解

方式一：继承Thread类

1、 继承Thread类
2、 重写run方法，在run方法中添加想要线程执行的内容
3、 创建继承Thread类的类对象
4、 调用start方法，一个对象只允许调用一次start方法，否则报错java.lang.IllegalThreadStateException
5、 每一个对象调用一次start方法就是一个线程

注意事项：

1、 用户手动调用run()方法并不会启动线程，必须通过start()方法告诉JVM虚拟机使用run()方法启动线程
2、 为什么要重写run方法呢？ 因为run方法是用来封装被线程执行的代码
3、 run()和start()方法的区别？ run()：封装线程执行的代码，直接调用，相当于普通方法的调用 start()：启动线程，然后由JVM调用此线程的run()方法启动线程

public class MultithreadingTest extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("这是线程"+i+currentThread().getName());
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        MultithreadingTest mt=new MultithreadingTest();
        mt.start();//Exception in thread "main" java.lang.IllegalThreadStateException
        MultithreadingTest mt1=new MultithreadingTest();
        mt1.start();
        //mt.start();
    }
}

方式二：实现Runable接口

1、 实现Runnable接口
2、 重写run方法，在run方法中添加想要线程执行的内容
3、 创建实现Runnable接口的类对象
4、 创建多个Thread实例对象，将实现了Runnable接口的实例对象放入Thread实例对象中
5、 调用start方法，一个Thread实例对象只能调用一次start方法，否则报错java.lang.IllegalThreadStateException
6、 每个Thread对象调用一次start方法就代表一个线程

class RunnableTest implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("这是Runnable线程"+i+"-->"+Thread.currentThread().getName());
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        RunnableTest rt=new RunnableTest();
        Thread t1=new Thread(rt,"t1");
        Thread t2=new Thread(rt,"t2");
        Thread t3=new Thread(rt,"t3");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

方式三：实现Callable接口

1、 实现Callable接口，需要返回值类型，返回值为泛型类型，如果没有泛型则默认为Object
2、 重写call方法，需要抛出异常
3、 创建继承了Callable接口的类对象
4、 创建FutureTask对象，传入继承了Callable接口的类对象
5、 new Thread(FutureTask的实例对象).start()
6、 如果需要取call方法的返回值，则使用get方法

class CallableTest implements Callable {
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        int num=0;
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            if (i%2==0) {
                System.out.println(i);
                num += i;
            }
        }
        return num;
    }
    public static void main(String[] args) {
        CallableTest ct=new CallableTest();
        FutureTask ft=new FutureTask(ct);
        new Thread(ft).start();
        try {
            int i= (Integer) ft.get();
            System.out.println("总和为："+i);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

方式四：线程池的方式

1、 实现Callable接口，需要返回值类型，返回值为泛型类型，如果没有泛型则默认为Object
2、 重写call方法，需要抛出异常
3、 创建继承了Callable接口的类对象
4、 创建执行服务ExecutorService类对象(创建线程池)，并设定线程数
5、 提交执行服务es.submit()，提交数不可超过设定的线程数，超过的线程数不生效关闭服务es.shutdownNow()

/**
* 线程池相关API：ExecutorService和Excutors
* ExcutorService:真正的线程池接口；常见的子类ThreadPoolExcutor
*   1.void execute(Runnable command):执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable
*  2.<T>Future<T> submit(Callable<T> task):执行任务，有返回值，一般用来执行Callable
*  3.void shutdown():关闭连接池
* Executors:工具类、线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池
*  1.Executors.newCachedThreadPool():创建一个可根据需要创建新线程的线程池
*  2.Executors.newFixedThreadPool(n):创建一个可重用固定线程数的线程池
*  3.Executors.newSingleThreadExecutor():创建一个只有一个线程的线程池
*  4.Executors.newScheduledThreadPool(n):创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或定期地执行
*/
class CallAbleTest implements Callable<Boolean>{
    @Override
    public Boolean call() throws Exception {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("这是Callable线程"+i+"-->"+Thread.currentThread().getName());
        }
        return true;
    }
    public static void main(String[] args) {
        CallAbleTest ct=new CallAbleTest();
        //创建执行服务
        ExecutorService es= Executors.newFixedThreadPool(3);
        //提交执行
        Future<Boolean> f1=es.submit(ct);
        Future<Boolean> f2=es.submit(ct);
        Future<Boolean> f3=es.submit(ct);
        Future<Boolean> f4=es.submit(ct);
        //获取结果
        try {
            boolean r1=f1.get();
            boolean r2=f2.get();
            boolean r3=f3.get();
            boolean r4=f4.get();
            System.out.println("r1 = " + r1+" r2 = " + r2+" r3 = " + r3+" r4="+r4);;
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //关闭服务
        es.shutdownNow();
    }
}

Thread和Runnable对比

重点说明：

在开发中Thread和Runnable优先选择实现Runnable接口

原因：

1、 实现的方式没有类的单继承的局限性
2、 实现的方式更适合处理多个线程有共享数据的情况

举例说明：成员变量共同使用，如果不定义为static，则继承Thread类就是各自使用各自的，但是实现Runnable接口，只需要创建一次对象，成员变量也相当于是共享的

实现Callable接口比Runnable强大 原因：

1、 call方法有返回值
2、 call方法可以抛出异常并捕获(使用get方法)

线程池的创建重点：

1、 线程池的大小一般为服务器核数*2+有效磁盘数
2、 线程池内的线程可以频繁使用，使用完了会归还而不会销毁（重复利用）
3、 减少频繁创建和销毁消耗大量的时间（空间换时间）
4、 线程池的设计可以便于管理，避免多用户创建导致的宕机

出现线程安全问题的原因： 当多条语句在操作同一个线程共享数据时，一个线程对多条语句只执行了一部分，还没有执行完，另一个线程参与进来执行，导致共享数据错误

解决办法： 对多条操作共享数据的语句，只能让一个线程都执行完，在执行过程中不允许其他线程参与执行

多线程调度策略

分时调度模型：

时间片策略：所有线程轮流使用CPU的使用权，平均分配每个线程占用的CPU的时间片

优先级调度策略：根据线程的优先级来分配CPU资源，高优先级的线程优先执行

• 同优先级线程是先进先出的队列，使用时间片策略；不同优先级线程采用优先级调度策略
• 抢占式调度模型：
• 对高优先级的使用优化调度的抢占式策略

抢占式策略：优先让优先级高的线程使用CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个，优先级高的线程获取CPU时间片相对多一些

线程的优先级等级

• MAX_PRIORITY:10【最高优先级】

  MIN_PRIORITY:1【最低优先级】

  NORM_PRIORITY:5【默认优先级】

• 优先级的方法

• getPriority():返回线程优先值

setPriority(int newPriority):改变线程的优先级，数越大优先级越高

• 说明：
• 线程创建时，继承父线程的优先级

低优先级只是获得调度的概率低，并非一定是在高优先级线程之后才被调用

对应Windows线程优先级

优先级的方法

• getPriority():返回线程优先值
• setPriority(int newPriority):改变线程的优先级，数越大优先级越高

说明：

• 线程创建时，继承父线程的优先级
• 低优先级只是获得调度的概率低，并非一定是在高优先级线程之后才被调用