詳細分析 Java 中實現多執行緒的方法有幾種?(從本質上出發)

踏雪彡尋梅發表於2020-09-26
Java執行緒

目錄

詳細分析 Java 中實現多執行緒的方法有幾種?(從本質上出發)

正確的說法(從本質上出發)

  • 實現多執行緒的官方正確方法: 2 種。

  • Oracle 官網的文件說明

    在這裡插入圖片描述

  • 方法小結

    • 方法一: 實現 Runnable 介面。

    • 方法二: 繼承 Thread 類。

  • 程式碼示例

    /**
 * <p>
 * 實現 Runnable 介面的方式建立執行緒
 * </p>
 *
 * @author 踏雪彡尋梅
 * @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 方式實現執行緒~~~");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new RunnableStyle());
        thread.start();
    }
}

    /**
 * <p>
 * 繼承 Thread 類的方式建立執行緒
 * </p>
 *
 * @author 踏雪彡尋梅
 * @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 方式實現執行緒~~~");
    }

    public static void main(String[] args) {
        new ThreadStyle().start();
    }
}

  • 兩種方式的對比

    • 方法一（實現 Runnable 介面）更好。

    • 方法二的缺點:

      1. 從程式碼的架構去考慮，具體執行的任務也就是 run 方法中的內容，它應該和執行緒的建立、執行的機制也就是 Thread 類是解耦的。所以不應該把他們混為一談。從解耦的角度，方法一更好。

      2. 該方法每次如果想新建一個任務，只能去新建一個獨立的執行緒，而新建一個獨立的執行緒這樣的損耗是比較大的，它需要去建立、然後執行，執行完了還要銷燬；而如果使用 Runnable 介面的方式，我們就可以利用執行緒池之類的工具，利用這些工具就可以大大減小這些建立執行緒、銷燬執行緒所帶來的損耗。所以方法一相比於方法二的這一點，好在資源的節約上。

      3. 繼承了 Thread 類之後，由於 Java 不支援雙繼承，那麼這個類就無法繼承其他的類了，這大大限制了我們的可擴充套件性。

  • 兩種方式的本質區別

    • 方法一: 最終呼叫 target.run; ，通過以下兩圖可以知道使用這個方法時實際上是傳遞了一個 target 物件，執行了這個物件的 run 方法。

      在這裡插入圖片描述

      在這裡插入圖片描述

    • 方法二: run() 整個都被重寫。一旦子類重寫了父類的方法，原有方法會被覆蓋被拋棄，即以下程式碼不會被這次呼叫所採納。

      在這裡插入圖片描述

    • 綜上，兩種方法都是執行了 run 方法，只不過 run 方法的來源不同。

  • 同時使用兩種方法會怎樣?

    • 程式碼演示

      /**
* <p>
* 同時使用 Runnable 和 Thread 兩種實現執行緒的方式
* </p>
*
* @author 踏雪彡尋梅
* @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("我來自 Runnable。。。");
            }
        }) {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("我來自 Thread。。。");
            }
        }.start();
    }
}

    • 執行結果
      在這裡插入圖片描述

    • 分析

      1. 首先建立了一個匿名內部類 Thread。傳入了一個 Runnable 物件。

      2. 然後重寫了 Thread 的 run 方法。最後啟動執行緒。

      3. 因為重寫了 Thread 的 run 方法，所以它父類的 run 方法就被覆蓋掉了，所以即便傳入了 Runnable 物件也不會執行它。

  • 總結

    • 從以上的分析中，準確的講建立執行緒只有一種方式那就是構造 Thread 類，而實現執行緒的執行單元有兩種方式（run 方法的兩種不同實現情況）。

      • 方法一: 實現 Runnable 介面的 run 方法，並把 Runnable 例項傳給 Thread 類，再讓 Thread 類去執行這個 run 方法。

      • 方法二: 重寫 Thread 的 run 方法（繼承 Thread 類）。

經典錯誤說法(從本質上出發)

  1. ”執行緒池建立執行緒也算是一種新建執行緒的方式。“

    • 執行緒池建立執行緒程式碼示例

      import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
* <p>
* 執行緒池建立執行緒的方法
* </p>
*
* @author 踏雪彡尋梅
* @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++) {
            // 新增任務
            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());
    }
}

    • 執行緒池建立執行緒原始碼(DefaultThreadFactory 中)

      在這裡插入圖片描述

    • 分析

      • 通過執行緒池中的原始碼，可以知道執行緒池建立執行緒的方式本質上也是通過構造 Thread 的方式建立的。所以執行緒池建立執行緒的本質和上文中是一樣的。所以不能簡單的認為執行緒池也是一種新的建立執行緒的方式。

  2. ”通過 Callable 和 FutureTask 建立執行緒，也算是一種新建執行緒的方式。“

    • 類圖展示

      image.png

      image.png

    • 分析

      • 從類圖中可以知道這兩個建立執行緒的本質也是和之前的一樣的。

  3. ”無返回值是實現 Runnable 介面，有返回值是實現 Callable 介面，所以 Callable 是新的實現執行緒的方式。“

    • 和第 2 點差不多。

  4. 定時器是新的實現執行緒的方式。

    • 定時器實現執行緒程式碼示例

      import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

/**
* <p>
* 定時器建立執行緒
* </p>
*
* @author 踏雪彡尋梅
* @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

      • 和前面幾點一樣，定時器建立執行緒的方法最終本質也離不開上文中的那兩類方法。

  5. 匿名內部類和 Lambda 表示式的方式建立執行緒是新的建立執行緒方式。

    • 實際上也和前面幾點一樣是一個表面現象，本質上還是那兩種方法。

    • 使用方式程式碼示例

      /**
* <p>
* 匿名內部類建立執行緒
* </p>
*
* @author 踏雪彡尋梅
* @version 1.0
* @date 2020/9/7 - 23:54
* @since JDK1.8
*/
public class AnonymousInnerClassDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 第一種
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            }
        }.start();

        // 第二種
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            }
        }).start();
    }
}

      /**
* <p>
* Lambda 表示式建立執行緒
* </p>
*
* @author 踏雪彡尋梅
* @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();
    }
}

    • 執行結果

      image.png

      image.png

  • 總結
    • 多執行緒的實現方式，在程式碼中寫法千變萬化，但其本質萬變不離其宗。

常見面試問題

  • 有多少種實現執行緒的方法?思路有 5 點。

    • 從不同的角度看，會有不同的答案。

    • 典型答案是兩種。這兩種方式的對比。

    • 從原理來看，兩種本質都是一樣的（都是實現 run 方法）。

    • 具體展開說其他方式（程式碼的實現上的不同方式，原理還是基於那兩個本質）。

    • 將以上幾點做結論。

  • 實現 Runnable 介面和繼承 Thread 類哪種方式更好?

    • 從程式碼架構角度。（應該去解耦，兩件事情：1.具體的任務即 run 方法中的內容；2.和執行緒生命週期相關的如建立執行緒、執行執行緒、銷燬執行緒即 Thread 類去做的事情）

    • 新建執行緒的損耗的角度。（繼承 Thread 類，需要新建執行緒、執行完之後還要銷燬，實現 Runnable 介面的方式可以反覆的利用同一個執行緒，比如執行緒池就是這麼做的，用於執行緒生命週期的損耗就減少了）

    • Java 不支援多繼承的角度。（對於擴充套件性而言）

如有寫的不足的，請見諒，請大家多多指教。

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