三种多线程实现方式与其优缺点

JAVA多线程的三种创建方式

一、概述
在JAVA中，用Thread类代表线程，所有线程对象，都必须是Thread类或者Thread类子类的实例。每个线程的任务就是执行一段顺序执行的代码，JAVA使用线程执行体来容纳这段代码。所以，我们创建线程时，主要是根据实际需求，编写放入线程执行体的代码。
二、三种创建方式
2.1 第一种，通过继承Thread类创建线程类
通过继承Thread类来创建并启动多线程的步骤如下：
**1、定义一个类继承Thread类，并重写Thread类的run()方法，run()方法的方法体就是线程要完成的任务，因此把run()称为线程的执行体；

2、创建该类的实例对象，即创建了线程对象；

3、调用线程对象的start()方法来启动线程；

代码实例：**

public class ExtendThread extends Thread {
 
	private int i;
	
	public static void main(String[] args) {
		for(int j = 0;j < 50;j++) {
			
			//调用Thread类的currentThread()方法获取当前线程
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + j);
			
			if(j == 10) {
				//创建并启动第一个线程
				new ExtendThread().start();
				
				//创建并启动第二个线程
				new ExtendThread().start();
			}
		}
	}
 
	public void run() {
		for(;i < 100;i++) {
			//当通过继承Thread类的方式实现多线程时，可以直接使用this获取当前执行的线程
			System.out.println(this.getName() + " "  + i);
		}
	}
}

代码相关：

1、上述的getName()方法是返回当前线程的名字，也可以通过setName()方法设置当前线程的名字；

2、当JAVA程序运行后，程序至少会创建一个主线程（自动），主线程的线程执行体不是由run()方法确定的，而是由main()方法确定的；

3、在默认情况下，主线程的线程名字为main，用户创建的线程依次为Thread—1、Thread—2、…、Thread—3；
代码分析：

这是代码运行后的截图，从图中可以看出：

1、有三个线程：main、Thread-0 、Thread-1

2、Thread-0 、Thread-1两个线程输出的成员变量 i 的值不连续（这里的 i 是实例变量而不是局部变量）。因为：通过继承Thread类实现多线程时，每个线程的创建都要创建不同的子类对象，导致Thread-0 、Thread-1两个线程不能共享成员变量 i ；

3、线程的执行是抢占式，并没有说Thread-0 或者Thread-1一直占用CPU（这也与线程优先级有关，这里Thread-0 、Thread-1线程优先级相同，关于线程优先级的知识这里不做展开）；
2.2 第二种，通过实现Runnable接口创建线程类
这种方式创建并启动多线程的步骤如下：
**1、定义一个类实现Runnable接口；

2、创建该类的实例对象obj；

3、将obj作为构造器参数传入Thread类实例对象，这个对象才是真正的线程对象；

4、调用线程对象的start()方法启动该线程；

代码实例：**

public class ImpRunnable implements Runnable {
	
	private int i;
	
	@Override
	public  void run() {
		for(;i < 50;i++) {	
			//当线程类实现Runnable接口时，要获取当前线程对象只有通过Thread.currentThread()获取
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
		}
	}
 
	public static void main(String[] args) {
		for(int j = 0;j < 30;j++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + j);
			if(j == 10) {
				ImpRunnable thread_target = new ImpRunnable();
				//通过new Thread(target,name)的方式创建线程
				new Thread(thread_target,"线程1").start();
				new Thread(thread_target,"线程2").start();
			}
			
		}
 
	}
 
}

代码相关：
1、实现Runnable接口的类的实例对象仅仅作为Thread对象的target，Runnable实现类里包含的run()方法仅仅作为线程执行体，而实际的线程对象依然是Thread实例，这里的Thread实例负责执行其target的run()方法；

2、通过实现Runnable接口来实现多线程时，要获取当前线程对象只能通过Thread.currentThread()方法，而不能通过this关键字获取；

3、从JAVA8开始，Runnable接口使用了@FunctionlInterface修饰，也就是说Runnable接口是函数式接口，可使用lambda表达式创建对象，使用lambda表达式就可以不像上述代码一样还要创建一个实现Runnable接口的类，然后再创建类的实例。
代码分析

这是代码运行后的结果截图，从图中可以看出：

1、线程1和线程2输出的成员变量i是连续的，也就是说通过这种方式创建线程，可以使多线程共享线程类的实例变量，因为这里的多个线程都使用了同一个target实例变量。但是，当你使用我上述的代码运行的时候，你会发现，其实结果有些并不连续，这是因为多个线程访问同一资源时，如果资源没有加锁，那么会出现线程安全问题（这是线程同步的知识，这里不展开）；
2.3 第三种，通过Callable和Future接口创建线程
通过这两个接口创建线程，你要知道这两个接口的作用，下面我们就来了解这两个接口：通过实现Runnable接口创建多线程时，Thread类的作用就是把run()方法包装成线程的执行体，那么，是否可以直接把任意方法都包装成线程的执行体呢？从JAVA5开始，JAVA提供提供了Callable接口，该接口是Runnable接口的增强版，Callable接口提供了一个call()方法可以作为线程执行体，但call()方法比run()方法功能更强大，call()方法的功能的强大体现在：

1、call()方法可以有返回值；

2、call()方法可以声明抛出异常；

从这里可以看出，完全可以提供一个Callable对象作为Thread的target，而该线程的线程执行体就是call()方法。但问题是：Callable接口是JAVA新增的接口，而且它不是Runnable接口的子接口，所以Callable对象不能直接作为Thread的target。还有一个原因就是：call()方法有返回值，call()方法不是直接调用，而是作为线程执行体被调用的，所以这里涉及获取call()方法返回值的问题。

于是，JAVA5提供了Future接口来代表Callable接口里call()方法的返回值，并为Future接口提供了一个FutureTask实现类，该类实现了Future接口，并实现了Runnable接口，所以FutureTask可以作为Thread类的target，同时也解决了Callable对象不能作为Thread类的target这一问题。

在Future接口里定义了如下几个公共方法来控制与它关联的Callable任务：
**1、boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning)：试图取消Future里关联的Callable任务；

2、V get()：返回Callable任务里call()方法的返回值，调用该方法将导致程序阻塞，必须等到子线程结束以后才会得到返回值；

3、V get(long timeout, TimeUnit unit)：返回Callable任务里call()方法的返回值。该方法让程序最多阻塞timeout和unit指定的时间，如果经过指定时间后，Callable任务依然没有返回值，将会抛出TimeoutException异常；

4、boolean isCancelled()：如果Callable任务正常完成前被取消，则返回true；

5、boolean isDone()：如果Callable任务已经完成， 则返回true；**
这种方式创建并启动多线程的步骤如下：
**1、创建Callable接口实现类，并实现call()方法，该方法将作为线程执行体，且该方法有返回值，再创建Callable实现类的实例；

2、使用FutureTask类来包装Callable对象，该FutureTask对象封装了该Callable对象的call()方法的返回值；

3、使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动新线程；

4、调用FutureTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值。

代码实例：**

public class ThirdThreadImp {
	
	public static void main(String[] args) {
		
		//这里call()方法的重写是采用lambda表达式，没有新建一个Callable接口的实现类
		FutureTask<Integer> task =  new FutureTask<Integer>((Callable<Integer>)()->{
			int i = 0;
			for(;i < 50;i++) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + 
						"  的线程执行体内的循环变量i的值为：" + i);	
			}
			//call()方法的返回值
			return i;
		});
		
		for(int j = 0;j < 50;j++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + 
					" 大循环的循环变量j的值为：" + j);
			if(j == 20) {
				new Thread(task,"有返回值的线程").start();
			}
		}
		try {
			System.out.println("子线程的返回值：" + task.get());
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
 
}

代码相关
1、上述代码没有使用创建一个实现Callable接口的类，然后创建一个实现类实例的做法。因为，从JAVA8开始可以直接使用Lambda表达式创建Callable对象，所以上面的代码使用了Lambda表达式；

2、call()方法的返回值类型与创建FutureTask对象时<>里的类型一致。
代码分析：

这里就不过多的分析，只看最后一行输出可知：调用FutureTask对象的get()方法，必须等到子线程结束以后，才会有返回值。
三、三种创建方式对比
上面已经介绍完了JAVA中创建线程的三种方法，通过对比我们可以知道，JAVA实现多线程可以分为两类：一类是继承Thread类实现多线程；另一类是：通过实现Runnable接口或者Callable接口实现多线程。

下面我们来分析一下这两类实现多线程的方式的优劣：
通过继承Thread类实现多线程：
优点：

1、实现起来简单，而且要获取当前线程，无需调用Thread.currentThread()方法，直接使用this即可获取当前线程；

缺点：

1、线程类已经继承Thread类了，就不能再继承其他类；

2、多个线程不能共享同一份资源（如前面分析的成员变量 i ）；
通过实现Runnable接口或者Callable接口实现多线程：
优点：

1、线程类只是实现了接口，还可以继承其他类；

2、多个线程可以使用同一个target对象，适合多个线程处理同一份资源的情况。

缺点：

1、通过这种方式实现多线程，相较于第一类方式，编程较复杂；

2、要访问当前线程，必须调用Thread.currentThread()方法。

综上：

一般采用第二类方式实现多线程。