JAVA多线程实现方式

本文介绍了Java中实现多线程的三种主要方法:继承Thread类、实现Runnable接口以及使用ExecutorService、Callable和Future实现有返回值的多线程。此外,还详细探讨了Executor框架的使用方法。

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JAVA多线程实现方式主要有三种:继承Thread类、实现Runnable接口、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,只有最后一种是带返回值的。
1、继承Thread类实现多线程
继承Thread类的方法尽管被我列为一种多线程实现方式,但Thread本质上也是实现了Runnable接口的一个实例,它代表一个线程的实例,并且,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很简单,通过自己的类直接extend Thread,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。

public class MyThread extends Thread {  
  public void run() {  
  •    System.out.println("MyThread.run()");  
  •   }  
  • 主函数中:
    MyThread myThread1 = new MyThread();  
    MyThread myThread2 = new MyThread();  
  • myThread1.start();  
  • myThread2.start(); 
     
    2、实现Runnable接口方式实现多线程
    如果自己的类已经extends另一个类,就无法直接extends Thread,此时,必须实现一个Runnable接口,如下:
    [java] view plaincopy
     
        
     
        
    1. public class MyThread extends OtherClass implements Runnable {  
    2.   public void run() {  
    3.    System.out.println("MyThread.run()");  
    4.   }  
    5. }  
    为了启动MyThread,需要首先实例化一个Thread,并传入自己的MyThread实例:
    [java] view plaincopy
     
        
     
        
    1. MyThread myThread = new MyThread();  
    2. Thread thread = new Thread(myThread);  
    3. thread.start();  
    事实上,当传入一个Runnable target参数给Thread后,Thread的run()方法就会调用target.run(),参考JDK源代码:
    [java] view plaincopy
     
        
     
        
    1. public void run() {  
    2.   if (target != null) {  
    3.    target.run();  
    4.   }  
    5. }  

    3、使用ExecutorService、Callable、Future实现有返回结果的多线程
    ExecutorService、Callable、Future这个对象实际上都是属于Executor框架中的功能类。想要详细了解Executor框架的可以访问http://www.javaeye.com/topic/366591 ,这里面对该框架做了很详细的解释。返回结果的线程是在JDK1.5中引入的新特征,确实很实用,有了这种特征我就不需要再为了得到返回值而大费周折了,而且即便实现了也可能漏洞百出。
    可返回值的任务必须实现Callable接口,类似的,无返回值的任务必须Runnable接口。执行Callable任务后,可以获取一个Future的对象,在该对象上调用get就可以获取到Callable任务返回的Object了,再结合线程池接口ExecutorService就可以实现传说中有返回结果的多线程了。下面提供了一个完整的有返回结果的多线程测试例子,在JDK1.5下验证过没问题可以直接使用。代码如下:
    package problem01;
    
    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;
    
    class MyCallable implements Callable<Object>{
    	private String taskNum;
    	MyCallable(String taskNum){
    		this.taskNum = taskNum;
    	}
    	public Object call(){
    		System.out.println(">>>"+taskNum+"任务启动");
    		Date dateTmp1 = new Date();
    		try {
    			Thread.sleep(1000);
    		} catch (InterruptedException e) {
    			// TODO Auto-generated catch block
    			e.printStackTrace();
    		}
    		Date dateTmp2 = new Date();
    		long time = dateTmp2.getTime() - dateTmp1.getTime();
    		System.out.println(">>>"+taskNum+"任务终止");
    		return taskNum+"任务返回运行结果,当前时间【"+time+"毫秒】";
    	}
    }
    
    
    public class test{
    	public static void main(String args[]){
    		System.out.println("-----程序开始运行-------");
    		Date date = new Date();
    		int taskSize = 5;
    		//创建一个线程池
    		ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(taskSize);
    		//创建多个有返回值的任务
    		List<Future> list = new ArrayList<Future>();
    		for(int i=0;i<taskSize;i++){
    			Callable c = new MyCallable(i+" ");
    			//执行任务并获取Future对象
    			Future f = pool.submit(c);
    			list.add(f);
    		}
    		pool.shutdown();
    		//获取所有并发任务的运行结果
    		System.out.println("=============================================");
    		for(Future f:list){
    			try {
    				System.out.println(">>>"+f.get().toString());
    			} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
    				// TODO Auto-generated catch block
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    		Date date2 = new Date();
    		System.out.println("---程序结束运行---,程序运行时间【"+(date2.getTime()
    				-date.getTime())+"毫秒】");
    	}
    }
    
    以下转载自http://www.iteye.com/topic/366591点击打开链接
    
    Executor框架是指java 5中引入的一系列并发库中与executor相关的一些功能类,其中包括线程池,Executor,Executors,ExecutorService,CompletionService,Future,Callable等。
    并发编程的一种编程方式是把任务拆分为一些列的小任务,即Runnable,然后在提交给一个Executor执行,Executor.execute(Runnalbe) 。Executor在执行时使用内部的线程池完成操作。
    一、创建线程池
    Executors类,提供了一系列工厂方法用于创先线程池,返回的线程池都实现了ExecutorService接口。
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
    创建固定数目线程的线程池。
    public static ExecutorService newCachedThreadPool() 
    创建一个可缓存的线程池,调用execute 将重用以前构造的线程(如果线程可用)。如果现有线程没有可用的,则创建一个新线程并添加到池中。终止并从缓存中移除那些已有 60 秒钟未被使用的线程。
    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() 
    创建一个单线程化的Executor。
    public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
    创建一个支持定时及周期性的任务执行的线程池,多数情况下可用来替代Timer类。
    Java代码  收藏代码
    1. Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(10);  
    2. Runnable task = new Runnable() {  
    3.     @Override  
    4.     public void run() {  
    5.         System.out.println("task over");  
    6.     }  
    7. };  
    8. executor.execute(task);  
    9.   
    10. executor = Executors.newScheduledThreadPool(10);  
    11. ScheduledExecutorService scheduler = (ScheduledExecutorService) executor;  
    12. scheduler.scheduleAtFixedRate(task, 1010, TimeUnit.SECONDS);  
    Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
    Runnable task = new Runnable() {
    	@Override
    	public void run() {
    		System.out.println("task over");
    	}
    };
    executor.execute(task);
    
    executor = Executors.newScheduledThreadPool(10);
    ScheduledExecutorService scheduler = (ScheduledExecutorService) executor;
    scheduler.scheduleAtFixedRate(task, 10, 10, TimeUnit.SECONDS);
     二、ExecutorService与生命周期
    ExecutorService扩展了Executor并添加了一些生命周期管理的方法。一个Executor的生命周期有三种状态,运行关闭终止 。Executor创建时处于运行状态。当调用ExecutorService.shutdown()后,处于关闭状态,isShutdown()方法返回true。这时,不应该再想Executor中添加任务,所有已添加的任务执行完毕后,Executor处于终止状态,isTerminated()返回true。
    如果Executor处于关闭状态,往Executor提交任务会抛出unchecked exception RejectedExecutionException。
    Java代码  收藏代码
    1. ExecutorService executorService = (ExecutorService) executor;  
    2. while (!executorService.isShutdown()) {  
    3.     try {  
    4.         executorService.execute(task);  
    5.     } catch (RejectedExecutionException ignored) {  
    6.           
    7.     }  
    8. }  
    9. executorService.shutdown();  
    ExecutorService executorService = (ExecutorService) executor;
    while (!executorService.isShutdown()) {
    	try {
    		executorService.execute(task);
    	} catch (RejectedExecutionException ignored) {
    		
    	}
    }
    executorService.shutdown();
    
     三、使用Callable,Future返回结果
    Future<V>代表一个异步执行的操作,通过get()方法可以获得操作的结果,如果异步操作还没有完成,则,get()会使当前线程阻塞。FutureTask<V>实现了Future<V>和Runable<V>。Callable代表一个有返回值得操作。
    Java代码  收藏代码
    1. Callable<Integer> func = new Callable<Integer>(){  
    2.     public Integer call() throws Exception {  
    3.         System.out.println("inside callable");  
    4.         Thread.sleep(1000);  
    5.         return new Integer(8);  
    6.     }         
    7. };        
    8. FutureTask<Integer> futureTask  = new FutureTask<Integer>(func);  
    9. Thread newThread = new Thread(futureTask);  
    10. newThread.start();  
    11.   
    12. try {  
    13.     System.out.println("blocking here");  
    14.     Integer result = futureTask.get();  
    15.     System.out.println(result);  
    16. catch (InterruptedException ignored) {  
    17. catch (ExecutionException ignored) {  
    18. }  
    		Callable<Integer> func = new Callable<Integer>(){
    			public Integer call() throws Exception {
    				System.out.println("inside callable");
    				Thread.sleep(1000);
    				return new Integer(8);
    			}		
    		};		
    		FutureTask<Integer> futureTask  = new FutureTask<Integer>(func);
    		Thread newThread = new Thread(futureTask);
    		newThread.start();
    		
    		try {
    			System.out.println("blocking here");
    			Integer result = futureTask.get();
    			System.out.println(result);
    		} catch (InterruptedException ignored) {
    		} catch (ExecutionException ignored) {
    		}
     ExecutoreService提供了submit()方法,传递一个Callable,或Runnable,返回Future。如果Executor后台线程池还没有完成Callable的计算,这调用返回Future对象的get()方法,会阻塞直到计算完成。
    例子:并行计算数组的和。 
    Java代码  收藏代码
    1. package executorservice;  
    2.   
    3. import java.util.ArrayList;  
    4. import java.util.List;  
    5. import java.util.concurrent.Callable;  
    6. import java.util.concurrent.ExecutionException;  
    7. import java.util.concurrent.ExecutorService;  
    8. import java.util.concurrent.Executors;  
    9. import java.util.concurrent.Future;  
    10. import java.util.concurrent.FutureTask;  
    11.   
    12. public class ConcurrentCalculator {  
    13.   
    14.     private ExecutorService exec;  
    15.     private int cpuCoreNumber;  
    16.     private List<Future<Long>> tasks = new ArrayList<Future<Long>>();  
    17.   
    18.     // 内部类  
    19.     class SumCalculator implements Callable<Long> {  
    20.         private int[] numbers;  
    21.         private int start;  
    22.         private int end;  
    23.   
    24.         public SumCalculator(final int[] numbers, int start, int end) {  
    25.             this.numbers = numbers;  
    26.             this.start = start;  
    27.             this.end = end;  
    28.         }  
    29.   
    30.         public Long call() throws Exception {  
    31.             Long sum = 0l;  
    32.             for (int i = start; i < end; i++) {  
    33.                 sum += numbers[i];  
    34.             }  
    35.             return sum;  
    36.         }  
    37.     }  
    38.   
    39.     public ConcurrentCalculator() {  
    40.         cpuCoreNumber = Runtime.getRuntime().availableProcessors();  
    41.         exec = Executors.newFixedThreadPool(cpuCoreNumber);  
    42.     }  
    43.   
    44.     public Long sum(final int[] numbers) {  
    45.         // 根据CPU核心个数拆分任务,创建FutureTask并提交到Executor  
    46.         for (int i = 0; i < cpuCoreNumber; i++) {  
    47.             int increment = numbers.length / cpuCoreNumber + 1;  
    48.             int start = increment * i;  
    49.             int end = increment * i + increment;  
    50.             if (end > numbers.length)  
    51.                 end = numbers.length;  
    52.             SumCalculator subCalc = new SumCalculator(numbers, start, end);  
    53.             FutureTask<Long> task = new FutureTask<Long>(subCalc);  
    54.             tasks.add(task);  
    55.             if (!exec.isShutdown()) {  
    56.                 exec.submit(task);  
    57.             }  
    58.         }  
    59.         return getResult();  
    60.     }  
    61.   
    62.     /** 
    63.      * 迭代每个只任务,获得部分和,相加返回 
    64.      *  
    65.      * @return 
    66.      */  
    67.     public Long getResult() {  
    68.         Long result = 0l;  
    69.         for (Future<Long> task : tasks) {  
    70.             try {  
    71.                 // 如果计算未完成则阻塞  
    72.                 Long subSum = task.get();  
    73.                 result += subSum;  
    74.             } catch (InterruptedException e) {  
    75.                 e.printStackTrace();  
    76.             } catch (ExecutionException e) {  
    77.                 e.printStackTrace();  
    78.             }  
    79.         }  
    80.         return result;  
    81.     }  
    82.   
    83.     public void close() {  
    84.         exec.shutdown();  
    85.     }  
    86. }  
    package executorservice;
    
    import java.util.ArrayList;
    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;
    import java.util.concurrent.FutureTask;
    
    public class ConcurrentCalculator {
    
    	private ExecutorService exec;
    	private int cpuCoreNumber;
    	private List<Future<Long>> tasks = new ArrayList<Future<Long>>();
    
    	// 内部类
    	class SumCalculator implements Callable<Long> {
    		private int[] numbers;
    		private int start;
    		private int end;
    
    		public SumCalculator(final int[] numbers, int start, int end) {
    			this.numbers = numbers;
    			this.start = start;
    			this.end = end;
    		}
    
    		public Long call() throws Exception {
    			Long sum = 0l;
    			for (int i = start; i < end; i++) {
    				sum += numbers[i];
    			}
    			return sum;
    		}
    	}
    
    	public ConcurrentCalculator() {
    		cpuCoreNumber = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
    		exec = Executors.newFixedThreadPool(cpuCoreNumber);
    	}
    
    	public Long sum(final int[] numbers) {
    		// 根据CPU核心个数拆分任务,创建FutureTask并提交到Executor
    		for (int i = 0; i < cpuCoreNumber; i++) {
    			int increment = numbers.length / cpuCoreNumber + 1;
    			int start = increment * i;
    			int end = increment * i + increment;
    			if (end > numbers.length)
    				end = numbers.length;
    			SumCalculator subCalc = new SumCalculator(numbers, start, end);
    			FutureTask<Long> task = new FutureTask<Long>(subCalc);
    			tasks.add(task);
    			if (!exec.isShutdown()) {
    				exec.submit(task);
    			}
    		}
    		return getResult();
    	}
    
    	/**
    	 * 迭代每个只任务,获得部分和,相加返回
    	 * 
    	 * @return
    	 */
    	public Long getResult() {
    		Long result = 0l;
    		for (Future<Long> task : tasks) {
    			try {
    				// 如果计算未完成则阻塞
    				Long subSum = task.get();
    				result += subSum;
    			} catch (InterruptedException e) {
    				e.printStackTrace();
    			} catch (ExecutionException e) {
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    		return result;
    	}
    
    	public void close() {
    		exec.shutdown();
    	}
    }
    
    
     Main 
    Java代码  收藏代码
    1. int[] numbers = new int[] { 123456781011 };  
    2. ConcurrentCalculator calc = new ConcurrentCalculator();  
    3. Long sum = calc.sum(numbers);  
    4. System.out.println(sum);  
    5. calc.close();  
    int[] numbers = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11 };
    ConcurrentCalculator calc = new ConcurrentCalculator();
    Long sum = calc.sum(numbers);
    System.out.println(sum);
    calc.close();
     四、CompletionService
    在刚在的例子中,getResult()方法的实现过程中,迭代了FutureTask的数组,如果任务还没有完成则当前线程会阻塞,如果我们希望任意字任务完成后就把其结果加到result中,而不用依次等待每个任务完成,可以使CompletionService。生产者submit()执行的任务。使用者take()已完成的任务,并按照完成这些任务的顺序处理它们的结果 。也就是调用CompletionService的take方法是,会返回按完成顺序放回任务的结果,CompletionService内部维护了一个阻塞队列BlockingQueue,如果没有任务完成,take()方法也会阻塞。修改刚才的例子使用CompletionService:
    Java代码  收藏代码
    1. public class ConcurrentCalculator2 {  
    2.   
    3.     private ExecutorService exec;  
    4.     private CompletionService<Long> completionService;  
    5.   
    6.   
    7.     private int cpuCoreNumber;  
    8.   
    9.     // 内部类  
    10.     class SumCalculator implements Callable<Long> {  
    11.         ......  
    12.     }  
    13.   
    14.     public ConcurrentCalculator2() {  
    15.         cpuCoreNumber = Runtime.getRuntime().availableProcessors();  
    16.         exec = Executors.newFixedThreadPool(cpuCoreNumber);  
    17.         completionService = new ExecutorCompletionService<Long>(exec);  
    18.   
    19.   
    20.     }  
    21.   
    22.     public Long sum(final int[] numbers) {  
    23.         // 根据CPU核心个数拆分任务,创建FutureTask并提交到Executor  
    24.         for (int i = 0; i < cpuCoreNumber; i++) {  
    25.             int increment = numbers.length / cpuCoreNumber + 1;  
    26.             int start = increment * i;  
    27.             int end = increment * i + increment;  
    28.             if (end > numbers.length)  
    29.                 end = numbers.length;  
    30.             SumCalculator subCalc = new SumCalculator(numbers, start, end);   
    31.             if (!exec.isShutdown()) {  
    32.                 completionService.submit(subCalc);  
    33.   
    34.   
    35.             }  
    36.               
    37.         }  
    38.         return getResult();  
    39.     }  
    40.   
    41.     /** 
    42.      * 迭代每个只任务,获得部分和,相加返回 
    43.      *  
    44.      * @return 
    45.      */  
    46.     public Long getResult() {  
    47.         Long result = 0l;  
    48.         for (int i = 0; i < cpuCoreNumber; i++) {              
    49.             try {  
    50.                 Long subSum = completionService.take().get();  
    51.                 result += subSum;             
    52.             } catch (InterruptedException e) {  
    53.                 e.printStackTrace();  
    54.             } catch (ExecutionException e) {  
    55.                 e.printStackTrace();  
    56.             }  
    57.         }  
    58.         return result;  
    59.     }  
    60.   
    61.     public void close() {  
    62.         exec.shutdown();  
    63.     }  
    64. }  
    public class ConcurrentCalculator2 {
    
    	private ExecutorService exec;
    	private CompletionService<Long> completionService;
    
    
    	private int cpuCoreNumber;
    
    	// 内部类
    	class SumCalculator implements Callable<Long> {
    		......
    	}
    
    	public ConcurrentCalculator2() {
    		cpuCoreNumber = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
    		exec = Executors.newFixedThreadPool(cpuCoreNumber);
    		completionService = new ExecutorCompletionService<Long>(exec);
    
    
    	}
    
    	public Long sum(final int[] numbers) {
    		// 根据CPU核心个数拆分任务,创建FutureTask并提交到Executor
    		for (int i = 0; i < cpuCoreNumber; i++) {
    			int increment = numbers.length / cpuCoreNumber + 1;
    			int start = increment * i;
    			int end = increment * i + increment;
    			if (end > numbers.length)
    				end = numbers.length;
    			SumCalculator subCalc = new SumCalculator(numbers, start, end);	
    			if (!exec.isShutdown()) {
    				completionService.submit(subCalc);
    
    
    			}
    			
    		}
    		return getResult();
    	}
    
    	/**
    	 * 迭代每个只任务,获得部分和,相加返回
    	 * 
    	 * @return
    	 */
    	public Long getResult() {
    		Long result = 0l;
    		for (int i = 0; i < cpuCoreNumber; i++) {			
    			try {
    				Long subSum = completionService.take().get();
    				result += subSum;			
    			} catch (InterruptedException e) {
    				e.printStackTrace();
    			} catch (ExecutionException e) {
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    		return result;
    	}
    
    	public void close() {
    		exec.shutdown();
    	}
    }
    
     五、例子HtmlRender
    该例子模拟浏览器的Html呈现过程,先呈现文本,再异步下载图片,下载完毕每个图片即显示,见附件eclipse项目htmlreander包。
     
    所有代码见附件,Eclipse项目。本文参考《Java并发编程实践 》。
    
    
     
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