从应用层面来说,Java 中创建线程的方式主要有四种:
- 通过继承 Thread 类
- 通过实现 Runnable 接口
- 通过实现 Callable 接口配合 Future
- 通过使用 Executor 框架。
每种方法都有其独特的特性和适用场景,下面我们将分别讲解4种方式。
继承 Thread 类
通过继承 Thread类来创建线程是 Java中最简单,最基本的方法之一。每一个Thread实例代表着一个单独的执行线程,通过重写 Thread类的run()方法,我们可以定义线程要执行的操作,调用start()方法时,JVM会创建一个新的操作系统线程,并在该线程上调用run()方法。
示例代码:
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("Thread is running using Thread class.");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();
}
}
特点和适用场景:
- 直接使用继承的方式,代码清晰易懂。
- 由于 Java 只支持单继承,当你的类需要继承其他类时,继承 Thread 类的方法就不适用了。
实现 Runnable 接口
实现Runnable接口是一种更灵活的创建线程的方式。Runnable接口只定义了一个方法run(),通过实现该接口的类并将其实例传递给Thread对象,我们可以将想要执行的任务分离成单独的类。
示例代码:
class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("Thread is running using Runnable interface.");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
thread.start();
}
}
特点和适用场景:
- 适用于希望在多个线程中共享相同任务的场景。
- 避免了单继承的限制。
实现 Callable 接口配合 Future
Callable 接口与 Runnable 接口类似,但不同的是 Callable 可以返回结果或抛出异常。通常与Future和ExecutorService结合使用,ExecutorService管理线程的生命周期,Future对象可以获取线程的执行结果或状态。
示例代码:
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
class MyCallable implements Callable {
@Override
public String call() throws Exception {
return "Thread is running using Callable interface.";
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
Future future = executor.submit(new MyCallable());
try {
String result = future.get();
System.out.println(result);
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
executor.shutdown();
}
}
}
特点和适用场景:
- 适合需要任务返回结果或监控任务状态的场景。
- 相比 Runnable,Callable 可以抛出检查型异常。
使用Executor框架(线程池)
Executor 框架是 Java 并发编程的基础结构,分离了任务的提交和任务的执行。通过 ExecutorService 提交任务,可以通过复用线程来提高性能,降低系统资源的开销,然后框架负责管理线程池、任务调度等。
示例代码:
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
Runnable task = () -> {
System.out.println("Thread is running using Executor framework.");
};
for (int i = 0; i < 5; i++) {
executor.submit(task);
}
executor.shutdown();
}
特点和适用场景:
- 非常适合需要多个线程或线程池来管理任务的复杂场景。
- 提高应用程序的可伸缩性和资源使用率。
- 管理线程池的生命周期和任务调度,降低难度。
如何选择?
- 代码重用性与继承关系:继承 Thread 类的方式由于 Java 的单继承特性可能不够灵活,尤其是在类需要从其他类继承时。使用 Runnable 或 Callable 会更适合此类场景。
- 返回结果和异常处理:如果任务需要返回结果或需要处理异常,Callable 配合 Future 是更好的选择。相比之下,Runnable 不支持返回任务执行的结果。
- 任务管理:对于任务的管理和调度,尤其是涉及到线程的生命周期管理时,Executor 框架提供了更好的抽象和工具支持。框架本身负责优化线程的创建与销毁。
- 易用性:继承 Thread 或实现 Runnable 都是较为简单和直观的方法,适合初学者或较简单的任务。
- 性能与可伸缩性:Executor 框架不仅能提供方便的任务执行接口,还能为复杂应用的性能优化提供支持,如根据服务器资源动态调整线程池大小。
总结
线程是 Java的最小执行单元,Java如何创建线程是个古老又重要的话题和面试题,这篇文章我们又啰嗦了一遍。作为开发人员,选择哪种方式创建线程,需要结合应用的具体需求和特点,但是,无论选择哪种方式,理解每种方法的原理,特点与适用场景在实际开发中都至关重要。