Java 创建线程的 3 种方式

Java 创建线程有多种方式,我们经常使用的一般为以下 3 种。

1. 直接继承 Thread 类
2. 实现 Runnable 接口
3. 实现 Callable 接口

继承 Thread 类，覆盖 run 方法

这是创建一个线程的最简单方式，也很清晰，一般在确定创建的线程子类不需要继承其他的类的情况下使用。

public class CreateThreadDemo1 {

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

}

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("hello,this is " + Thread.currentThread().getName());
    }
}

/**
 * 输出
 *
hello,this is Thread-1
hello,this is Thread-0
hello,this is Thread-2
 *
 * /

实现 Runable 接口

实现 Runnable 接口，并将逻辑实现在 run 方法中，创建该 Runnable 接口实例后，作为构造方法参数传入到 Thread 中。

public class CreateThreadDemo2 {

    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        Thread th1 = new Thread(myRunnable);
        Thread th2 = new Thread(myRunnable);
        Thread th3 = new Thread(myRunnable);

        th1.start();
        th2.start();
        th3.start();

    }

}

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("hello,this is " + Thread.currentThread().getName());
    }
}

当然也可以使用匿名内部类来实现 Runnable 接口,在 JDK1.8 中，我们可以使用优雅的 Lambda 表达式.

public class CreateThreadDemo3 {

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> System.out.println("hello,this is " + Thread.currentThread().getName())).start();
    }

}

实现 Callable 接口

在 JDK1.5 中 java.util.concurrent 包中增加了 Callable<V>接口，Callable 接口是 Java 对多线程 API 的增强，相较于 Runnable 接口，Callable 接口有 2 点增强

1. call 方法有返回值，可以方便的返回线程的执行结果
2. call 方法允许声明异常,如果线程在执行过程中发生异常，会将异常包装后在获取结果时捕捉

下面我们使用 Callable 接口演示如何获取线程的执行结果。

使用 Callable 接口需要 FutureTask 类来进行包装，然后传入到 Thread 实例中。步骤一般如下：

1. 创建 Callable 接口的实现类，并实现 call()方法
2. 创建 Callable 实现类的实例，并将其做为构造参数传入到 FutureTask 类实例中，该 FutureTask 对象封装了 Callback 对象的 call()方法的返回值
3. 将 FutureTask 对象作为 Thread 实例的构造参数（target）传入到 Thread 实例中，创建并启动新线程
4. 调用 FutureTask 对象的 get()方法来获得子线程执行结束后的返回值

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

public class CreateThreadDemo4 {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {

        //将Callable接口的实现实例作为构造参数传递给FutureTask实例
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(new MyCallable1());
        //将futureTask作为构造参数传递给Thread实例,并启动这个线程
        new Thread(futureTask).start();
        //在主线程中获取futureTask实例的执行结果
        String result = futureTask.get();
        System.out.println(result);//打印线程执行结果--线程的名称Thread0
    }

}

//实现Callable接口，返回值为String类型
class MyCallable1 implements Callable<String> {

    //将线程的名字做为返回值
    @Override
    public String call() throws Exception {
        String name = Thread.currentThread().getName();
        Thread.sleep(1000);
        return name;
    }
}

/**
 * 输出
 * Thread-0
**/

正如我们所设计的，主线程开启子线程后，顺利的拿到了子线程的执行结果Thread-0,但是上一个例子写法实在是有些罗嗦，作为一个逻辑简单的 Demo，使用匿名内部类和 Lambda 语法来改写一下，得到一个更为简单的 Demo。

import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class CreateThreadDemo5 {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        FutureTask<String> task = new FutureTask<>(() -> Thread.currentThread().getName());
        new Thread(task).start();
        System.out.println(task.get());
    }

}

我们已经能够得到线程的执行结果了，但是如果线程执行中发生异常呢？我们该如何捕捉异常？Callable 接口允许抛出异常，并且在 futureTask 实例进行 get()获取结果时，可以将异常捕获(FutureTask 将 Callable 中发生的异常进行了包装)。

示例如下：

package xxx....;

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

public class CreateThreadDemo6 {

    public static void main(String[] args) {

        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(new MyCallable());
        new Thread(futureTask).start();
        try {
            String result = futureTask.get();//在get()获取执行结果时，可以捕捉异常
            System.out.println(result);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {//call方法抛出的异常已经被ExecutionException包装
            System.out.println("catch it !!!");
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

class MyCallable implements Callable<String> {

    @Override
    public String call() throws Exception {
        String name = Thread.currentThread().getName();
        Thread.sleep(1000);
        Object o = null;
        System.out.println(o.toString());//NPE is here
        return name;
    }
}

/**
 * 输出
 * catch it !!!
 * java.util.concurrent.ExecutionException: java.lang.NullPointerException
 * at java.util.concurrent.FutureTask.report(FutureTask.java:122)
 * at java.util.concurrent.FutureTask.get(FutureTask.java:192)
 * at xxx.....CreateThreadDemo6.main(CreateThreadDemo6.java:14)
 * Caused by: java.lang.NullPointerException
 * at xxx.....MyCallable.call(CreateThreadDemo6.java:33)
 * at xxx.....MyCallable.call(CreateThreadDemo6.java:26)
 * at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:266)
 * at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
 */

这样我们就可以捕获线程执行中的异常了。那么 Callable 接口是如何将异常传递出去的呢？主线程为什么可以捕获到 Callable 接口的异常呢？

FutureTask 类实现了 RunnableFuture 接口，而 RunnableFuture 接口继承了Runnable和 Future<V>,其中Future<V>接口代表可获取线程执行结果。

Future 接口中的 get()方法，声明可以抛出ExecutionException异常,get()方法声明为：V get() throws InterruptedException, ExecutionException;

在 Callable 接口的 run()方法执行时，如果发生异常，则 FutureTask 类会捕捉到这个异常，并且使用ExecutionException进行一次包装。在外部调用 get()方法时，则会抛出这个对原始异常进行包装之后的ExecutionException。

我们可以截取一段 JDK 的源码来看得更清晰。

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {

    .....
    public void run() {
     try {
            Callable<V> c = callable;
            if (c != null && state == NEW) {
                V result;
                boolean ran;
                try {
                    result = c.call();
                    ran = true;
                } catch (Throwable ex) {//如果callable实例在运行中发生异常
                    result = null;
                    ran = false;
                    setException(ex);//在这里进行异常的包装
                }
                if (ran)
                    set(result);
            }
        } finally {

    ....

    //callable实例发生异常时，调用setException()方法将异常进行记录
    protected void setException(Throwable t) {
        if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
            outcome = t;//将异常进行记录
            UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, EXCEPTIONAL); // final state
            finishCompletion();
        }
    }



    //report方法为get()方法所调用，返回线程的执行结果或者异常信息，就是在这个方法中，对Callable执行的原始异常进行了包装
    /**
     * Returns result or throws exception for completed task.
     *
     * @param s completed state value
     */
    @SuppressWarnings("unchecked")
    private V report(int s) throws ExecutionException {//注意ExecutionException，对原始异常进行了包装
        Object x = outcome;
        if (s == NORMAL)
            return (V)x;
        if (s >= CANCELLED)
            throw new CancellationException();
        throw new ExecutionException((Throwable)x);//在这里对Callable发送的异常进行了包装
    }


    //获取线程执行结果的get()方法
    /**
     * @throws CancellationException {@inheritDoc}
     */
    public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
        int s = state;
        if (s <= COMPLETING)
            s = awaitDone(false, 0L);
        return report(s);//获取执行结果时，调用report()方法获取结果或者异常信息
    }

    ....

}

小结

用一张图来表示 Java 常用的创建线程的三种方式。

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