Java创建线程的方式只有一种:Thread+Runnable
创始人
2024-05-30 00:49:08
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Java创建线程的方式其实只有一种

  • 👨‍🎓一、继承Thread
  • 👨‍🎓二、实现Runnable接口
  • 👨‍🎓三、实现Callable接口
  • 👨‍🎓四、通过线程池创建
  • 👨‍🎓五、总结

一般我们会认为创建线程的方式是三到四种,其实 本质上这四种没有任何区别,都是利用Thread+Runnable来进行实现的多线程,其实java自始至终创建多线程的方式都只有一种,下面一起看下他们是怎么对Runnable进行改造成多种多样的。

👨‍🎓一、继承Thread

继承Thread下面是常见的写法

public class Test1 extends Thread{@Overridepublic void run() {while(true){System.out.println("线程1");}}public static void main(String[] args) {new Test1().start();}}

利用这种方式实现的线程,就是继承Thread类然后重写run方法,我们在run方法内部进行线程逻辑的编写。java的start方法会调用start0方法,start0是一个native方法,底层会调用run方法进行执行线程,所以我们是重写run方法。那run方法是怎么来的呢?
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上面是run方法在Thread中的实现,我们可以看到他被注解Override修饰了,说明这个方法是父类的方法,我们点击左侧红色向上的箭头,就会发现跳到了Runnable接口中,如下
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这样就很简单明了了,所以这样就简单明了了,我们在继承Thread重写run方法时其实重写的是Runnable的run方法。这这种已经证明了我们开始说的java是利用Thread+Runnable实现的多线程了

👨‍🎓二、实现Runnable接口

这种方式也是需要依赖Thread才能去创建线程,如下所示

		public class TestThread {public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {while(true)System.out.println("Runnable多线程1");}).start();new Thread(() -> {while(true)System.out.println("Runnable多线程2");}).start();}}

那我们来看下这个实现方式到底是如何进行多线程创建的吧,我们还是从run方法开始,因为Thread启动线程时调用的是自己的run方法,那我们就先看下他自己的run方法实现:
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可以看到Thread的run方法调用的是target.run方法,那target是什么呢?ctrl+左会发现,他就是一个Runnable,那这个Runnable怎么来的呢?我们创建过程中只在Thread的构造方法中传入了Runnable,那是不是在这里咱们一起看下:
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这里没有做什么实质的操作,所以继续看,最后调用到了这里:

private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,long stackSize, AccessControlContext acc) {if (name == null) {throw new NullPointerException("name cannot be null");}this.name = name.toCharArray();Thread parent = currentThread();SecurityManager security = System.getSecurityManager();if (g == null) {/* Determine if it's an applet or not *//* If there is a security manager, ask the security managerwhat to do. */if (security != null) {g = security.getThreadGroup();}/* If the security doesn't have a strong opinion of the matteruse the parent thread group. */if (g == null) {g = parent.getThreadGroup();}}/* checkAccess regardless of whether or not threadgroup isexplicitly passed in. */g.checkAccess();/** Do we have the required permissions?*/if (security != null) {if (isCCLOverridden(getClass())) {security.checkPermission(SUBCLASS_IMPLEMENTATION_PERMISSION);}}g.addUnstarted();this.group = g;this.daemon = parent.isDaemon();this.priority = parent.getPriority();if (security == null || isCCLOverridden(parent.getClass()))this.contextClassLoader = parent.getContextClassLoader();elsethis.contextClassLoader = parent.contextClassLoader;this.inheritedAccessControlContext =acc != null ? acc : AccessController.getContext();this.target = target; // 这里是关键点setPriority(priority);if (parent.inheritableThreadLocals != null)this.inheritableThreadLocals =ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);/* Stash the specified stack size in case the VM cares */this.stackSize = stackSize;/* Set thread ID */tid = nextThreadID();}

我们会发现这个方法内部将我们从构造器中传入的Runnable对象放到了this.target中,所以可以看到Thread中的run方法调用的就是我们重写的run方法。所以这个也证明了java中是通过Thread+Runnable实现的多线程方式。

👨‍🎓三、实现Callable接口

这种方式我们需要依赖FutrureTask,其实我们可以接受返回值也得归功FutureTask,下面是常见的实现代码:

public class TestThread {public static void main(String[] args) throws Exception{FutureTask futureTask = new FutureTask<>(()->{int i =0 ;while(i<100)System.out.println("Callable线程1在执行:"+i++);return "线程1执行完了";});FutureTask futureTask2 = new FutureTask<>(()->{int i =0 ;while(i<100)System.out.println("Callable线程2在执行:"+i++);return "线程2执行完了";});new Thread(futureTask).start();new Thread(futureTask2).start();System.out.println(futureTask.get());System.out.println(futureTask2.get());}}

run方法才是多线程的执行地方,还是一样我们还是从run方法开始看,我们点击下new Thread会进入Thread的构造器,发现进入的构造器和第二种是一样的:
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这就说明FutureTask一定实现了或者继承了Runnable接口,其实FutureTask实现了RunnableFuture接口,而RunnableFuture继承了Runnable接口,因为继承和实现的特性,相当于FutureTask实现了Runnable接口。那走到这个构造器就是理所当然那的了。所以与第二种方式相同的是Thread调用的target.run就是FutureTask的run了。我们来看下FutureTask的run方法吧:

public void run() {if (state != NEW ||!UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,null, Thread.currentThread()))return;try {Callable c = callable;if (c != null && state == NEW) {V result;boolean ran;try {result = c.call();ran = true;} catch (Throwable ex) {result = null;ran = false;setException(ex);}if (ran)set(result);}} finally {// runner must be non-null until state is settled to// prevent concurrent calls to run()runner = null;// state must be re-read after nulling runner to prevent// leaked interruptsint s = state;if (s >= INTERRUPTING)handlePossibleCancellationInterrupt(s);}}

上面是FutureTask的run方法,里面真正调用的是c.call方法,看到call方法应该就明白了,不错这个call就是我们传入到FutureTask中的Callable实例的call方法,所以FutureTask的调用路线也就清晰了:Thread.start–>Thread.run–>FutureTask.run–>Callable.call。而FutureTask则是Runnable的子类,所以也证明了我们一开始说的java是通过Thread+Runnable来实现的多线程。此外通过这里我们还可以清洗的看到FutureTask是怎么实现参数返回接收的,就是因为call方法有返回,然后FutureTask的run方法接收到返回后将他存放到自身的泛型V中,然后我们就可以直接通过FutureTask.get方法进行获取了。其实这种思想java里有很多,比如常见的http请求的包装类也是通过这种思想来处理流数据的。

👨‍🎓四、通过线程池创建

线程池这里咱们采用自己实现的线程池来进行解释说明,其实没啥区别,只不过是我们一般使用线程池都是禁止直接使用jdk自带线程池的所以才有用自己实现的线程池来看这个问题

ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(1,1, 60,TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue(),Executors.defaultThreadFactory(),new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() );threadPoolExecutor.execute(()->{while(true){System.out.println("线程4执行中");}});

关于各个参数的意思,这里就不解释了,需要的看这里:4万字爆肝总结java多线程知识点,言归正传,我们看下线程池是怎么创建线程的,线程池提交任务有submit和execute还有一个定时的schedule,不过schedule他的线程池类不是这个,不过原理一样这里只介绍ThreadPoolExecutor的。我们看下execute的实现方法

public void execute(Runnable command) {if (command == null)throw new NullPointerException();// 此处省略原文注释int c = ctl.get();if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {//判断线程是否小于核心线程数,很明显第一次会进入这里if (addWorker(command, true))return;c = ctl.get();}if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {int recheck = ctl.get();if (! isRunning(recheck) && remove(command))reject(command);else if (workerCountOf(recheck) == 0)addWorker(null, false);}else if (!addWorker(command, false))reject(command);}

很明显第一次执行会执行:addWorker(command, true)这个方法,我们再看下这个方法做了什么

private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {retry:for (;;) {int c = ctl.get();int rs = runStateOf(c);// Check if queue empty only if necessary.if (rs >= SHUTDOWN &&! (rs == SHUTDOWN &&firstTask == null &&! workQueue.isEmpty()))return false;for (;;) {int wc = workerCountOf(c);if (wc >= CAPACITY ||wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))return false;if (compareAndIncrementWorkerCount(c))break retry;c = ctl.get();  // Re-read ctlif (runStateOf(c) != rs)continue retry;// else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop}}boolean workerStarted = false;boolean workerAdded = false;Worker w = null;try {w = new Worker(firstTask);//这个firstTask实际就是我们从execute传入的Runnable实现类final Thread t = w.thread;//获取thread,因为线程开启必须利用Thread的start方法,这两步就是最关键的地方if (t != null) {final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;mainLock.lock();try {// Recheck while holding lock.// Back out on ThreadFactory failure or if// shut down before lock acquired.int rs = runStateOf(ctl.get());if (rs < SHUTDOWN ||(rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {if (t.isAlive()) // precheck that t is startablethrow new IllegalThreadStateException();workers.add(w);int s = workers.size();if (s > largestPoolSize)largestPoolSize = s;workerAdded = true;}} finally {mainLock.unlock();}if (workerAdded) {t.start();//这里真正调用了线程启动workerStarted = true;}}} finally {if (! workerStarted)addWorkerFailed(w);}return workerStarted;}

最关键的两步,笔者在代码中加了注释了,可以看到会将我们传入的Runnable的实现类交给Worker的构造器,那我们看看这个构造器又干了什么:
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可以看到在这个构造器里面,将我们传入的Runnable给到了自己的Runnable,对他的私有变量进行了初始化,然后又对thread进行了初始化,而初始化Thread时传入了this,注意传入的是this。因为Worker实现了Runable,所以当我们真正执行start方法时,调用的应该是Worker的run方法,所以我们到这里应该去看run方法了,run方法很简单,他直接调用了runWorer方法,那看下runWorker的实现:

final void runWorker(Worker w) {Thread wt = Thread.currentThread();Runnable task = w.firstTask;//将Runnable的对象指向一个新的引用w.firstTask = null;//失效原引用w.unlock(); // allow interrupts//加锁,worker实现了AQS,支持锁boolean completedAbruptly = true;try {while (task != null || (task = getTask()) != null) {w.lock();// If pool is stopping, ensure thread is interrupted;// if not, ensure thread is not interrupted.  This// requires a recheck in second case to deal with// shutdownNow race while clearing interruptif ((runStateAtLeast(ctl.get(), STOP) ||(Thread.interrupted() &&runStateAtLeast(ctl.get(), STOP))) &&!wt.isInterrupted())wt.interrupt();try {beforeExecute(wt, task);Throwable thrown = null;try {task.run();//这里相当于运行了我们在execute中传入的Runnable对象的run方法了。} catch (RuntimeException x) {thrown = x; throw x;} catch (Error x) {thrown = x; throw x;} catch (Throwable x) {thrown = x; throw new Error(x);} finally {afterExecute(task, thrown);}} finally {task = null;w.completedTasks++;w.unlock();}}completedAbruptly = false;} finally {processWorkerExit(w, completedAbruptly);}}

看笔者在代码中加的注释很清晰就看到最终调用的是我们从execute中传入的Runnable的对象的run方法。所以我们看到这里也是可以得出一个解决线程池还是利用Thread+Runnable接口一起实现的多线程。那么来从新梳理下线程池的调用过程:
execute(Runnable)–>
addWorker(command, true)–>内部对Worker(Runnale)进行初始化,Worker该类实现了Runnable,初始化Worker时生产线程Thread传入Worker自己,之后获取上一步生产的thread调用start方法。执行start方法,实际执行的是Worker的run方法,worker.run方法调用了runWorker方法,该方法执行时是将Worker的Runnable的对象的run方法进行调用执行。而Worker的Runnable的对象就是在addWorker中由execute方法传入的Runnable实现类。这样整个流程就很清晰了,我们也是可以佐证一开始说的观点了。

👨‍🎓五、总结

看了以上四种分析,我们可以清晰的发现了java中其实创建线程的方式就只有一种就是利用Thread+Runnable来实现多线程。其他多有方式都是对这个实现方式的变种。如有不对欢迎路过的朋友指正,也希望能帮到路过的朋友

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