浅谈在Java代码中创建线程的多种方式

文章目录

  • 一、Thread 类
    • 1.1 跨平台性
  • 二、Thread 类里的常用方法
  • 三、创建线程的方法
    • 1、自定义一个类，继承Thread类，重写run方法
      • 1.1、调用 start() 方法与调用 run() 方法来创建线程，有什么区别？
      • 1.2、sleep()方法
    • 2、自定义一个类，实现Runnable接口，重写run方法
    • 3、继承 Thread 类，重写 run 方法，基于匿名内部类
    • 4、实现 Runnable 接口，重写 run 方法，基于匿名内部类
    • 5、匿名内部类
      • 5.1、回调函数的使用场景

一、Thread 类

线程本身就是OS（操作系统简称OS，以下统一使用OS表示操作系统）提供的概念，OS也提供了一些 API 供程序员使用，譬如说：Linux 提供 pthread ，而在Java中，就把OS提供的 API 进行了封装，统一使用 Thread 类，供程序员在Java代码中调用来创建/操作线程。

1.1 跨平台性

那可能有同学疑惑了，为啥Java要封装OS提供的操作线程的API，自己提供一个Thread类供Java程序员调用来操作线程呢？？

这是因为Java语言的特性：跨平台。

只要是学习过Java语言的同学，肯定听说过：一次编译，终身运行 这句话吧。其实就是在描述Java语言的跨平台性。

那么Java语言如何实现其跨平台性呢？？我简单描述一下吧，以便大家更深刻理解Java为啥要封装一个 Thread 类 供程序员调用，而不直接使用OS提供的API。

JVM 通过把不同OS提供的不同的API统一封装成相同风格的API给Java程序员使用，因此JVM就能够屏蔽不同的OS的差异。

此时Java程序员写程序代码，就不需要考虑当前写的这个程序是在哪个OS上运行，运行时是否适配此OS，因为这些问题已经由JVM解决了。

二、Thread 类里的常用方法

我们通过 Thread类 创建线程时，需要先了解 Thread 类中有哪些常用方法。
Java官方文档对Thread类里的方法介绍

三、创建线程的方法

1、自定义一个类，继承Thread类，重写run方法

第一种创建线程的方式就是：自定义一个类，并且使该类继承自Java标准库 Thread 类，此时自定义的类需要重写 run() 方法。

注意：重写的 run() 方法，要处理异常时，只能 try {} catch ()，并不能 throws，这是因为 Thread 类中的 run() 方法并没有throws xxx这样的设定。

重写的 run() 方法里书写的逻辑代码就是我们创建出来的新线程，所要执行的任务。

自定义一个继承自 Thread 类的自定义类，并且在该类中重写 Thread 类里的 run()方法后，并没有真正创建出一个新线程，还需要调用 start() 方法，让它真正被创建出来并执行起来。

代码展示如下：

class MyThread extends Thread {
//    重写 run() 方法
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("hello world!");
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}


public class testThread1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread thread = new MyThread();
//       真正创建一个新的线程
        thread.start();
        while(true){
            System.out.println("hello main");
            Thread.sleep(1000);
        }
    }

}

上述代码中，main() 方法中有一个 while循环，新线程的 run() 方法中也有一个 while 循环，这两个循环都是死循环。主线程(main)和新创建出的线程都在分别执行自己的循环。这两个线程都能参与到cpu的调度中，这两个线程是在并发执行，那么此时的运行结果就比较复杂不确定了，每台机子的性能都不一样，多个线程并发执行时，到底执行哪个线程，不知道，要看操作系统的调度。

我电脑的运行结果：
在这里插入图片描述

再来看看以下代码片段含有什么问题：

class MyThread extends Thread {
//    重写 run() 方法
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("hello world!");
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}


public class testThread1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread thread = new MyThread();
//       没有创建一个新的线程
        thread.run();
    }
}

运行结果：
在这里插入图片描述

上述代码片段作了一些改动：可以发现当前代码并没有调用 start() 方法去真正创建一个新的线程出来，而是调用了 run() ，但是其运行结果居然与调用 start() 方法一致，这是为什么呢？？此处就涉及到一个问题：调用 start() 方法与调用 run() 方法来创建线程，有什么区别？

1.1、调用 start() 方法与调用 run() 方法来创建线程，有什么区别？

首先我们要明确：什么叫做创建出了新的线程，什么叫做没有创建出新的线程？

创建出了新的线程就是：每个线程都能够独立的调度执行。

当我们调用 start() 方法创建线程时，是真正的创建出了新的线程。此时的OS就会在底层调用创建线程的API，同时会在系统内核中创建出对应的PCB结构，并且将此PCB加入到对应的链表中。此时这个新创建出来的线程就会参与到cpu的调度中，执行任务。

run() 方法只是上面的入口方法，并没有去调动系统的API，在系统内核中创建出一个对应的PCB结构，因此并没有创建出新的线程。

以往我们只有一个线程，那就是main主线程，代码都是从前往后、从上到下执行的，遇到函数调用就先进入函数内部执行代码，然后再退出函数回到原来的代码段继续往后执行。但是现在我们接触了多线程的并发编程，虽然从宏观上来看，线程是同时在执行的，但其实多线程的执行顺序是不确定的，操作系统调度哪个线程到cpu上执行，就轮到哪个线程执行。每个线程，都是一个独立的执行流，每个线程都可以执行一段代码，多个线程之间是并发的关系。

1.2、sleep()方法

我们可以看到在代码中出现了sleep()方法，来了解以下这个常用方法。

sleep() 方法是 Thread 类的静态方法，线程调用该方法表示进入休眠/阻塞状态，其参数是 休眠的时间，单位是ms。

线程调用sleep()方法后，进入阻塞状态，当阻塞时间到，系统就会唤醒线程，并且恢复对线程的调度。如果是多个线程阻塞后都被唤醒了，那么此时谁先被调度到，谁后被调度，可以视为是”随机“的（随机在日常生活中，我们一般理解为是“概率均等”的情况，但是在这里只是看起来随机，因为我们也不知道操作系统是怎么调度的，我们只能在代码的设定上表示为随机），这样 “随机” 调度的过程，称为 “抢占式执行”。

2、自定义一个类，实现Runnable接口，重写run方法

class MyRunnable implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("hello world!");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
public class TestThread2{
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Runnable runnable = new MyRunnable();
        Thread t = new Thread(runnable);
        t.start();
        while (true) {
            System.out.println("hello main!");
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

这类创建线程的方法，把线程本身与线程要执行的任务(在 Runnable中)分开了，进一步的解耦合了。当我们还想要并发编程，但是不想使用线程的方式实现并发编程，想使用其他方式时：譬如说线程池、协程…就可以使用Runnable搭配他们来使用，进而实现并发编程。

第一种方法创建线程，是将线程本身与线程所要执行的任务放在了一起，耦合度较高。

3、继承 Thread 类，重写 run 方法，基于匿名内部类

/**
 * 继承自Thread，重写run()方法，基于匿名内部类
 */
public class testThread3 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                while (true){
                    System.out.println("hello world！");
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        };
        t.start();
        while (true){
            System.out.println("hello main");
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

4、实现 Runnable 接口，重写 run 方法，基于匿名内部类

/**
 * 实现 runnable ，重写 run()，基于匿名内部类
 */
public class testThread4 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = new Thread(new Runnable(){
            public void run(){
                while (true){
                    System.out.println("hello world!");
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });

        t.start();
        while (true){
            System.out.println("hello main");
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

5、匿名内部类

上述的几种创建线程的方法，多多少少有些啰嗦、复杂。因此就有了第5种方法：使用匿名内部类。

匿名内部类是一个 lambda 表达式，这个 lambda 表达式里就表示了run()方法里的内容。

lambda 表达式，本质上是一个 匿名函数，这样的匿名函数，主要可以用来作为回调函数来使用。

回调函数：先写好，但不需要程序员手动调用，在合适的时机自动被调用。

5.1、回调函数的使用场景

1、服务器开发：服务器收到一个请求，就会触发一个对应的回调函数，使用回调函数对该请求做出具体的处理。
2、图形界面开发：针对用户的某个操作，触发一个对应的回调。

/**
 * 使用 匿名函数 创建线程
 */
public class testThread5 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = new Thread(()->{
            while (true){
                System.out.println("hello world!");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        t.start();

        while (true){
            System.out.println("hello main");
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

在这里插入图片描述

那么在我们上述的代码中，此回调函数什么时候执行呢？？即当线程被真正创建出来时会自动执行。

创建线程的方法还有许多许多，主要是介绍常用的写法，还有的写法后续会继续补充！

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