源码分析与实战——彻底理解Thread和Runnable使用
众所周知，在Java高级开发里面，多线程会经常被使用。通常有2种方式去启动一个新线程：
- 定义一个Thread的子类，在子类中重写run方法。
- 定义一个类实现Runnable接口，重写run方法；然后通过新建Thread线程去执行。
前者是完全独立的线程，可以直接运行；后者不可以直接运行，必须通过Thread线程去运行。当需要多个线程去完成同一个任务时，一般建议使用第二种方法，具体的方法网上到处都有介绍，在此就不多说了。本文主要针对主要的几个方法的源码进行分析和实例讲解，读完本篇文章后，Java的线程创建你就能完全理解了。
Runnable接口的实现
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
/**
* When an object implementing interface Runnable is used
* to create a thread, starting the thread causes the object's
* run method to be called in that separately executing
* thread.
*
* The general contract of the method run is that it may
* take any action whatsoever.
*
* @see java.lang.Thread#run()
*/
public abstract void run();
}
从注解@FunctionalInterface可以看出，这是一个函数式接口，即：有且只有一个抽象方法的接口。这个接口非常简单，里面只定义了一个抽象方法run()，使用时必须定义一个实现类重写run()方法。
Thread类的定义
public class Thread implements Runnable {
.....
}我们常用的线程类Thead，居然是Runnable的实现类，这说明2个问题：
1.Thread重写了run()方法；
2.Runnable可以引用Thread实例
当需要使用线程时，我们经常定义一个Thread类的子类，重写run()方法，然后调用start()方法即可运行线程，那这个过程中发生了哪些事情呢？我们通过源码分析来讲解一下。
我们先跳过run()方法，先看看start()方法：
public synchronized void start() {
/**
* This method is not invoked for the main method thread or "system"
* group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
* to this method in the future may have to also be added to the VM.
*
* A zero status value corresponds to state "NEW".
*/
if (threadStatus != 0)
throw new IllegalThreadStateException();
/* Notify the group that this thread is about to be started
* so that it can be added to the group's list of threads
* and the group's unstarted count can be decremented. */
group.add(this);
boolean started = false;
try {
start0();
started = true;
} finally {
try {
if (!started) {
group.threadStartFailed(this);
}
} catch (Throwable ignore) {
/* do nothing. If start0 threw a Throwable then
it will be passed up the call stack */
}
}
}
private native void start0();可以看出，start()方法的核心是调用了start0()，而这是一个native的方法，属于Java虚拟机的底层实现，我们看不到源码。Java虚拟机底层实质是调用了操作系统的系统调用去启动这个线程，比如在Linux下面，肯定就是调用了pthread_create，这个细节我们不用管，反正就是启动了一个线程。这个线程做了什么，我们可以通过start()的注释了解一下：
/**
* Causes this thread to begin execution; the Java Virtual Machine
* calls the run method of this thread.
*
* The result is that two threads are running concurrently: the
* current thread (which returns from the call to the
* start method) and the other thread (which executes its
* run method).
*
* It is never legal to start a thread more than once.
* In particular, a thread may not be restarted once it has completed
* execution.
*
* @exception IllegalThreadStateException if the thread was already
* started.
* @see #run()
* @see #stop()
*/
第一句话很明显：Causes this thread to begin execution; the Java Virtual Machine calls the run method of this thread.意思是：导致这个线程开始执行，Java虚拟机调用这个线程 的run方法。也就是说：你执行了start()方法时，一个新线程被创建，执行的是run()方法。
我们再看一下Thread类中的默认run方法：
@Override
public void run() {
if (target != null) {
target.run();
}
}非常简单的一个方法，target对象我们暂时先忽视，一会再讲。正常情况target为null，这时run()里面其实什么也没做。也就是说，你可以直接创建一个Thread的对象，并直接调用start()运行，这个线程会被创建、执行和消亡，但是啥事也没干！
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread();
thread.start();
}
}
Process finished with exit code 0Thread常规使用方式
想让新线程执行你想要做的任务，那只有定义一个Thread的子类并重写run()方法，这时新线程就会去执行你写的run()方法中的代码。这也是最传统的Java线程实现方式。
//自定义子类
public class MyThread extends Thread{
//必须重写run()方法，这里面完成自己线程要做的事情
@Override
public void run() {
System.out.println("This is a child thread");
}
}
//测试代码
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new MyThread();
thread.start();
}
}
//输出结果
This is a child thread
Process finished with exit code 0这就是Thread的常规用法，创建多个线程和上面也是类似，定义多个对象即可。改写一下刚才的例子如下：
//自定义子类
public class MyThread extends Thread{
private int num = 5;
@Override
public void run() {
while(num>0) {
System.out.println("resume number:" + num--);
}
}
}
//测试代码
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Thread thread1 = new MyThread();
thread1.start();
Thread thread2 = new MyThread();
thread2.start();
Thread thread3 = new MyThread();
thread3.start();
}
}
//执行结果
resume number:5
resume number:4
resume number:3
resume number:2
resume number:1
resume number:5
resume number:4
resume number:3
resume number:2
resume number:1
resume number:5
resume number:4
resume number:3
resume number:2
resume number:1可以看出，3个线程各自独立，可以从Java虚拟机的角度分析一下。
堆是由所有线程共享的数据区，我们new了3个MyThread对象，实质是在堆里面创建了3个对象：
3个线程分别访问自己的num成员，互相不干扰，所以每个线程都会输出5到1这几个数字。
Runnable和Thread混合使用
上面我们看过Runnable的定义，知道里面只有一个抽象的run()方法。如果我们直接定义一个Runnable的实现类，把run()方法重写一下，这个实现类可以直接运行吗？？？
结果肯定是否定的，我们来看看。首先改写MyThread，改成直接实现Runnable接口。
public class MyThread implements Runnable{
private int num = 5;
@Override
public void run() {
while(num>0) {
System.out.println("resume number:" + num--);
}
}
}试图直接启动线程试试：
你会发现，只有run能调用，根本没有start()方法！！！因为Runnable里面根本没有这个方法，你定义的类里面也没有，通过上面学习你已经知道：启动线程必须使用start()方法，它是一个底层虚拟机实现，它是Thread类的方法。因此，你的类虽然实现了Runnable接口，重写了run()方法，但是是无法运行的；想要运行起来，还是得借助Thread类！这时，我们就得看看Thread类的其他初始化方法。
Thread类有一个构造方法：
public Thread(Runnable target) {
init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}还记得上面的run()方法里面也有一个target吗？就是这个了！如果在创建Thread对象时，你是用一个Runable实现类进行初始化的，那么target将不为null，我们继续看看源码，这里调用了init方法：
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
long stackSize) {
init(g, target, name, stackSize, null, true);
}继续追踪，这个被调用方法比较长，删除无关代码，得到结论如下：
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
long stackSize, AccessControlContext acc,
boolean inheritThreadLocals) {
if (name == null) {
throw new NullPointerException("name cannot be null");
}
......
this.name = name;
......
this.target = target;
......
}其实就是用传入的target参数来初始化当前Thread类中的target，此时target已经不为null，那么再看一次run()方法：
@Override
public void run() {
if (target != null) {
target.run();
}
}这时，线程start()启动一个新线程时，target已经不为null，run()方法将调用target中定义的run()。因此，Runnable的正确用法是：
1.定义Runnable的实现类MyThread，重写run()方法；
2.创建MyThread对象myThread；
3.用myThread去初始化一个Thread的对象thread；
4.thread对象执行start()方法。
此时，线程将被创建，执行Runnable实现类中定义的run()方法。
//测试代码
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Runnable myThread = new MyThread();
Thread thread = new Thread(myThread);
thread.start();
}
}
//执行结果
resume number:5
resume number:4
resume number:3
resume number:2
resume number:1这个执行顺序是不固定的，哪个线程先执行并不确定，这取决于哪个线程先获得CPU的时间片。
到此，Thread和Runnable的基本使用方法已经介绍完毕。
Runnable特别之处
那么很多人可能会说：那Runnable有什么用？不如简单点，全部用Thread子类，1个对象即可；使用Runnable还得去定义2个对象呢！我们接下来再把代码改改看看。
//测试代码
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Runnable myThread = new MyThread();
Thread thread1 = new Thread(myThread);
thread1.start();
Thread thread2 = new Thread(myThread);
thread2.start();
Thread thread3 = new Thread(myThread);
thread3.start();
}
}
//执行结果
resume number:5
resume number:2
resume number:1
resume number:3
resume number:4Amazing! 我们这次创建了3个线程，发现这个3个线程居然访问到同一个num了！这和上面纯粹用Thread实现的线程完全不一样！这里好像是把一个任务分给3个线程去一起做，完全不重复！当然，涉及到共享数据，就必须考虑同步互斥的问题，但是我们今天主题不是这个，就不多加讨论了。
我们再来看看这个过程：
1.创建了一个MyThread对象myThread；
2.用myThread去初始化了3个Thread对象，此时这3个对象中，target都指向了myThread；
3.3个Thread对象都执行了start()方法，那么就是创建了3个新线程，都执行了myThread.run()方法。
此时堆的情况如下：
很明显，堆内存中，num只有一个，3个线程访问的都是这个num，所以5到1每个只打印了一次。
Runnable接口和Thread配合使用，可以实现对共享资源的访问，当然需要配上同步互斥机制。
是不是只有通过Runnable接口才可以做到这种共享访问呢？其实也不是的，只不过用Runnable是最佳答案而已。我们可以再观察一下Thread的2个点 ：
//Thread是Runnable的实现类
public class Thread implements Runnable {
......
//构造方法的参数是Runnable的target
public Thread(Runnable target) {
init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}
}明白了吗？哈哈哈！这个方法不好，但是可以做到。如有需要使用Runnable更佳。
扩展说明
另外，配合Java8的新特征Lambda表达式，使用Runnable来实现简单的线程更直观简洁。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
new Thread(()->System.out.println("hello world")).start();
}
}
//输出结果
hello world
Process finished with exit code 0如有任何建议和疑问，欢迎和我继续讨论，谢谢。QQ：1446125822。