Java并发编程：Java实现多线程的几种方式

在Java中，多线程主要的实现方式有四种：继承Thread类、实现Runnable接口、实现Callable接口通过FutureTask包装器来创建Thread线程、使用ExecutorService、Callable、Future实现有返回结果的多线程。其中前两种方式线程执行完后都没有返回值，而后两种是带返回值的。除此之外，通过Timer启动定时任务，或者通过像Spring Task和quartz这样的第三方任务调度框架也可以开启多线程任务。

1、继承Thread类创建线程

Thread类本质上也是实现了Runnable接口的一个实例，代表一个线程的实例。启动线程的唯一方法就是通过Thread类的start()实例方法。start()方法是一个native方法，它将启动一个新线程，并执行run()方法。这种方式实现多线程比较简单，通过继承Thread类并复写run()方法，就可以启动新线程并执行自己定义的run()方法。

CreateThreadDemo1.java

public class CreateThreadDemo1 extends Thread {

    public CreateThreadDemo1(String name) {
        // 设置当前线程的名字
        this.setName(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("当前运行的线程名为： " + Thread.currentThread().getName());
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 注意这里，要调用start方法才能启动线程，不能调用run方法
        new CreateThreadDemo1("MyThread1").start();
        new CreateThreadDemo1("MyThread2").start();

    }

}

输出结果：

当前运行的线程名为： MyThread1
当前运行的线程名为： MyThread2

2、实现Runnable接口创建线程
由于Java是单继承机制，如果自己的类已经继承自另一个类，则无法再直接继承Thread类，此时，可以通过实现Runnable接口来实现多线程。

实现Runnable接口并实现其中的run方法，然后通过构造Thread实例，传入Runnable实现类，然后调用Thread的start方法即可开启一个新线程。

CreateThreadDemo2.java

public class CreateThreadDemo2 implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("当前运行的线程名为： " + Thread.currentThread().getName());
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        CreateThreadDemo2 runnable = new CreateThreadDemo2();
        new Thread(runnable, "MyThread1").start();
        new Thread(runnable, "MyThread2").start();

    }

}

输出结果：

当前运行的线程名为： MyThread1
当前运行的线程名为： MyThread2

3、实现Callable接口通过FutureTask包装器来创建Thread线程

首先需要一个实现Callable接口的实例，然后实现该接口的唯一方法call逻辑，接着把Callable实例包装成FutureTask传递给Thread实例启动新线程。FutureTask本质上也实现了Runnable接口，所以同样可以用来构造Thread实例。

CreateThreadDemo3.java

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class CreateThreadDemo3 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 创建线程任务，lambada方式实现接口并实现call方法
        Callable<Integer> callable = () -> {
            System.out.println("线程任务开始执行了...");
            Thread.sleep(2000);
            return 1;
        };

        // 将任务封装为FutureTask
        FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(callable);

        // 开启线程，执行线程任务
        new Thread(task).start();

        // ====================
        // 这里是在线程启动之后，线程结果返回之前
        System.out.println("线程启动之后，线程结果返回之前...");
        // ====================

        // 为所欲为完毕之后，拿到线程的执行结果
        Integer result = task.get();
        System.out.println("主线程中拿到异步任务执行的结果为：" + result);

    }

}

输出结果：

线程启动之后，线程结果返回之前...
线程任务开始执行了...
主线程中拿到异步任务执行的结果为：1

4、使用ExecutorService、Callable、Future实现有返回结果的线程（线程池方式）

ExecutorService、Callable、Future三个接口都是属于Executor框架。可返回值的任务必须实现Callable接口。通过ExecutorService执行Callable任务后，可以获取到一个Future的对象，在该对象上调用get()就可以获取到Callable任务返回的结果了。

注意：Future的get方法是阻塞的，即：线程无返回结果，get方法会一直等待。

CreateThreadDemo4.java

import java.util.ArrayList;
import java.util.Date;
import java.util.List;
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;

public class CreateThreadDemo4 {
    
    @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        System.out.println("---- 主程序开始运行 ----");
        Date startTime = new Date();
        
        int taskSize = 5;
        // 创建一个线程池,Executors提供了创建各种类型线程池的方法，具体详情请自行查阅
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(taskSize);
        
        // 创建多个有返回值的任务
        List<Future> futureList = new ArrayList<Future>();
        for (int i = 0; i < taskSize; i++) {
            Callable callable = new MyCallable(i);
            // 执行任务并获取Future对象
            Future future = executorService.submit(callable);
            futureList.add(future);
        }
        
        // 关闭线程池
        executorService.shutdown();

        // 获取所有并发任务的运行结果
        for (Future future : futureList) {
            // 从Future对象上获取任务的返回值，并输出到控制台
            System.out.println(">>> " + future.get().toString());
        }

        Date endTime = new Date();
        System.out.println("---- 主程序结束运行 ----，程序运行耗时【" + (endTime.getTime() - startTime.getTime()) + "毫秒】");
    }
}

class MyCallable implements Callable<Object> {
    private int taskNum;

    MyCallable(int taskNum) {
        this.taskNum = taskNum;
    }

    public Object call() throws Exception {
        System.out.println(">>> " + taskNum + " 线程任务启动");
        Date startTime = new Date();
        Thread.sleep(1000);
        Date endTime = new Date();
        long time = endTime.getTime() - startTime.getTime();
        System.out.println(">>> " + taskNum + " 线程任务终止");
        return taskNum + "线程任务返回运行结果, 当前任务耗时【" + time + "毫秒】";
    }
}

输出结果：

---- 主程序开始运行 ----
>>> 0 线程任务启动
>>> 1 线程任务启动
>>> 2 线程任务启动
>>> 3 线程任务启动
>>> 4 线程任务启动
>>> 0 线程任务终止
>>> 1 线程任务终止
>>> 0线程任务返回运行结果, 当前任务耗时【1001毫秒】
>>> 1线程任务返回运行结果, 当前任务耗时【1001毫秒】
>>> 4 线程任务终止
>>> 3 线程任务终止
>>> 2 线程任务终止
>>> 2线程任务返回运行结果, 当前任务耗时【1001毫秒】
>>> 3线程任务返回运行结果, 当前任务耗时【1001毫秒】
>>> 4线程任务返回运行结果, 当前任务耗时【1001毫秒】
---- 主程序结束运行 ----，程序运行耗时【1009毫秒】