一文搞懂Java創建線程的五種方法
題目描述
Java創建線程的幾種方式
Java使用Thread類代表線程，所有線程對象都必須是Thread類或者其子類的實例。Java可以用以下5種方式來創建線程
- 繼承Thread類創建線程；
- 實現Runnable接口創建線程；
- 實現Callable接口，通過FutureTask包裝器來創建Thread線程；
- 使用ExecutorService、Callable(或者Runnable)、Future實現由返回結果的線程。
- 使用CompletableFuture類創建異步線程，且是據有返回結果的線程。 JDK8新支持的
實現：使用這5種方式創建線程，體驗其中的妙處。
解題思路
繼承Thread類創建線程
Thread類本質上是實現瞭Runnable接口的一個實例，代表一個線程的實例。啟動線程的唯一方法就是通過Thread類的start()實例方法。start()方法是一個native方法，它將啟動一個新線程，並執行run()方法。這種方式實現多線程很簡單，通過自己的類直接extends Thread，並復寫run()方法，就可以啟動新線程並執行自己定義的run()方法。
實現Runnable接口創建線程
如果自己的類已經extends另一個類，就無法直接extends Thread，此時，可以實現一個Runnable接口
實現Callable接口，通過FutureTask包裝器來創建Thread線程
實現一個Callable接口(它是一個具有返回值的)
使用ExecutorService、Callable(或者Runnable)、Future實現由返回結果的線程
Executors類，提供瞭一系列工廠方法用於創建線程池，返回的線程池都實現瞭ExecutorService接口：
Executors類，提供瞭一系列工廠方法用於創建線程池，返回的線程池都實現瞭ExecutorService接口：
//創建固定數目線程的線程池。 public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) ; //創建一個可緩存的線程池，調用execute 將重用以前構造的線程（如果線程可用）。如果現有線程沒有可用的，則創建一個新線程並添加到池中。終止並從緩存中移除那些已有 60 秒鐘未被使用的線程。 public static ExecutorService newCachedThreadPool(); //創建一個單線程化的Executor。 public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(); //創建一個支持定時及周期性的任務執行的線程池，多數情況下可用來替代Timer類。 public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize);
ExecutoreService提供瞭submit()方法，傳遞一個Callable，或Runnable，返回Future。如果Executor後臺線程池還沒有完成Callable的計算，這調用返回Future對象的get()方法，會阻塞直到計算完成。
使用CompletableFuture類創建異步線程，且是據有返回結果的線程
Future模式的缺點
Future雖然可以實現獲取異步執行結果的需求，但是它沒有提供通知的機制，我們無法得知Future什麼時候完成。
要麼使用阻塞，在future.get()的地方等待future返回的結果，這時又變成同步操作。要麼使用isDone()輪詢地判斷Future是否完成，這樣會耗費CPU的資源。
CompletableFuture 介紹
JDK1.8新加入的一個實現類CompletableFuture，實現瞭Future, CompletionStage兩個接口。
CompletableFuture中4個異步執行任務靜態方法：
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier) {
return asyncSupplyStage(asyncPool, supplier);
}
public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier,Executor executor) {
return asyncSupplyStage(screenExecutor(executor), supplier);
}
public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable) {
return asyncRunStage(asyncPool, runnable);
}
public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable, Executor executor) {
return asyncRunStage(screenExecutor(executor), runnable);
}
其中supplyAsync用於有返回值的任務，runAsync則用於沒有返回值的任務。Executor參數可以手動指定線程池，否則默認ForkJoinPool.commonPool()系統級公共線程池
代碼詳解
第一種 繼承Thread類創建線程
package cn.xiaoxuzhu.daily;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
/**
* Description:繼承Thread類創建線程
*
* @author 小王同學
* @version 1.0
*/
public class ThreadDemo1 extends Thread {
CountDownLatch countDownLatch;
public ThreadDemo1(CountDownLatch countDownLatch) {
this.countDownLatch = countDownLatch;
}
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(2000);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":my thread ");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
countDownLatch.countDown();
}
}
public static void main(String[] args) {
// 第一種：使用extends Thread方式
CountDownLatch countDownLatch1 = new CountDownLatch(2);
for (int i = 0; i < 2; i++) {
ThreadDemo1 myThread1 = new ThreadDemo1(countDownLatch1);
myThread1.start();
}
try {
countDownLatch1.await();
System.out.println("thread complete...");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
第二種：實現Runnable接口創建線程
package cn.xiaoxuzhu.daily;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
/**
* Description: 實現Runnable接口創建線程
*
* @author 小王同學
* @version 1.0
*/
public class ThreadDemo2 implements Runnable{
CountDownLatch countDownLatch;
public ThreadDemo2(CountDownLatch countDownLatch) {
this.countDownLatch = countDownLatch;
}
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(2000);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":my runnable ");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
countDownLatch.countDown();
}
}
public static void main(String[] args) {
// 第二種：使用implements Runnable方式
CountDownLatch countDownLatch2 = new CountDownLatch(2);
ThreadDemo2 myRunnable = new ThreadDemo2(countDownLatch2);
for (int i = 0; i < 2; i++) {
new Thread(myRunnable).start();
}
try {
countDownLatch2.await();
System.out.println("runnable complete...");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
第三種：實現Callable接口，通過FutureTask包裝器來創建Thread線程
計算1~100的疊加
package cn.xiaoxuzhu.daily;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
/**
* Description: 實現Callable接口，通過FutureTask包裝器來創建Thread線程
* 跟Runnable比，不同點在於它是一個具有返回值的，且會拋出異常
* //用futureTask接收結果
*
* @author 小王同學
* @version 1.0
*/
public class ThreadDemo3 implements Callable<Integer> {
public static void main(String[] args) {
ThreadDemo3 threadDemo03 = new ThreadDemo3();
//1、用futureTask接收結果
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(threadDemo03);
new Thread(futureTask).start();
//2、接收線程運算後的結果
try {
//futureTask.get();這個是堵塞性的等待
Integer sum = futureTask.get();
System.out.println("sum="+sum);
System.out.println("-------------------");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Override
public Integer call() throws Exception {
int sum = 0;
for (int i = 0; i <101 ; i++) {
sum+=i;
}
return sum;
}
}
第四種：使用ExecutorService、Callable(或者Runnable)、Future實現返回結果的線程
package cn.xiaoxuzhu.daily;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
/**
* Description: 使用ExecutorService、Callable(或者Runnable)、Future實現由返回結果的線程
*
* @author xiaoxuzhu
* @version 1.0
*/
public class ThreadDemo4 {
static class MyCallable implements Callable<Integer> {
private CountDownLatch countDownLatch;
public MyCallable(CountDownLatch countDownLatch) {
this.countDownLatch = countDownLatch;
}
public Integer call() {
int sum = 0;
try {
for (int i = 0; i <= 100; i++) {
sum += i;
}
System.out.println("線程執行結果："+sum);
} finally {
countDownLatch.countDown();
}
return sum;
}
}
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
// 第四種：使用使用線程池方式
// 接受返回參數
List<Future> resultItems2 = new ArrayList<Future>();
// 給線程池初始化5個線程
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
CountDownLatch countDownLatch4 = new CountDownLatch(10);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
MyCallable myCallable = new MyCallable(countDownLatch4);
Future result = executorService.submit(myCallable);
resultItems2.add(result);
}
// 等待線程池中分配的任務完成後才關閉(關閉之後不允許有新的線程加入，但是它並不會等待線程結束)，
// 而executorService.shutdownNow();是立即關閉不管是否線程池中是否有其他未完成的線程。
executorService.shutdown();
try {
countDownLatch4.await();
Iterator<Future> iterator = resultItems2.iterator();
System.out.println("----------------------");
while (iterator.hasNext()) {
try {
System.out.println("線程返回結果："+iterator.next().get());
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("callable complete...");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
第五種：使用ComletetableFuture類創建異步線程，且是據有返回結果的線程
package cn.xiaoxuzhu.daily;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import org.junit.Test;
/**
* Description: 使用CompletableFuture類創建異步線程，且是據有返回結果的線程。
*
* @author xiaoxuzhu
* @version 1.0
*/
public class ThreadDemo5 {
/**
* A任務B任務完成後，才執行C任務
* 返回值的處理
* @param
*@return void
**/
@Test
public void completableFuture1(){
CompletableFuture<String> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("future1 finished!");
return "future1 finished!";
});
CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println("future2 finished!");
return "future2 finished!";
});
CompletableFuture<Void> future3 = CompletableFuture.allOf(future1, future2);
try {
future3.get();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("future1: " + future1.isDone() + " future2: " + future2.isDone());
}
/**
* 在Java8中，CompletableFuture提供瞭非常強大的Future的擴展功能，可以幫助我們簡化異步編程的復雜性，
* 並且提供瞭函數式編程的能力，可以通過回調的方式處理計算結果，也提供瞭轉換和組合 CompletableFuture 的方法
*
* 註意: 方法中有Async一般表示另起一個線程,沒有表示用當前線程
*/
@Test
public void test01() throws Exception {
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);
/**
* supplyAsync用於有返回值的任務，
* runAsync則用於沒有返回值的任務
* Executor參數可以手動指定線程池，否則默認ForkJoinPool.commonPool()系統級公共線程池
*/
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return "xiaoxuzhu";
}, service);
CompletableFuture<Void> data = CompletableFuture.runAsync(() -> System.out.println("xiaoxuzhu"));
/**
* 計算結果完成回調
*/
future.whenComplete((x,y)-> System.out.println("有延遲3秒：執行當前任務的線程繼續執行:"+x+","+y)); //執行當前任務的線程繼續執行
data.whenCompleteAsync((x,y)-> System.out.println("交給線程池另起線程執行:"+x+","+y)); // 交給線程池另起線程執行
future.exceptionally(Throwable::toString);
//System.out.println(future.get());
/**
* thenApply,一個線程依賴另一個線程可以使用,出現異常不執行
*/
//第二個線程依賴第一個的結果
CompletableFuture<Integer> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 5).thenApply(x -> x);
/**
* handle 是執行任務完成時對結果的處理,第一個出現異常繼續執行
*/
CompletableFuture<Integer> future2 = future1.handleAsync((x, y) -> x + 2);
System.out.println(future2.get());//7
/**
* thenAccept 消費處理結果,不返回
*/
future2.thenAccept(System.out::println);
/**
* thenRun 不關心任務的處理結果。隻要上面的任務執行完成，就開始執行
*/
future2.thenRunAsync(()-> System.out.println("繼續下一個任務"));
/**
* thenCombine 會把 兩個 CompletionStage 的任務都執行完成後,兩個任務的結果交給 thenCombine 來處理
*/
CompletableFuture<Integer> future3 = future1.thenCombine(future2, Integer::sum);
System.out.println(future3.get()); // 5+7=12
/**
* thenAcceptBoth : 當兩個CompletionStage都執行完成後，把結果一塊交給thenAcceptBoth來進行消耗
*/
future1.thenAcceptBothAsync(future2,(x,y)-> System.out.println(x+","+y)); //5,7
/**
* applyToEither
* 兩個CompletionStage，誰執行返回的結果快，我就用那個CompletionStage的結果進行下一步的轉化操作
*/
CompletableFuture<Integer> future4 = future1.applyToEither(future2, x -> x);
System.out.println(future4.get()); //5
/**
* acceptEither
* 兩個CompletionStage，誰執行返回的結果快，我就用那個CompletionStage的結果進行下一步的消耗操作
*/
future1.acceptEither(future2, System.out::println);
/**
* runAfterEither
* 兩個CompletionStage，任何一個完成瞭都會執行下一步的操作（Runnable
*/
future1.runAfterEither(future,()-> System.out.println("有一個完成瞭,我繼續"));
/**
* runAfterBoth
* 兩個CompletionStage，都完成瞭計算才會執行下一步的操作（Runnable）
*/
future1.runAfterBoth(future,()-> System.out.println("都完成瞭,我繼續"));
/**
* thenCompose 方法
* thenCompose 方法允許你對多個 CompletionStage 進行流水線操作，第一個操作完成時，將其結果作為參數傳遞給第二個操作
* thenApply是接受一個函數,thenCompose是接受一個future實例,更適合處理流操作
*/
future1.thenComposeAsync(x->CompletableFuture.supplyAsync(()->x+1))
.thenComposeAsync(x->CompletableFuture.supplyAsync(()->x+2))
.thenCompose(x->CompletableFuture.runAsync(()-> System.out.println("流操作結果:"+x)));
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);//主線程sleep,等待其他線程執行
}
}
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