Java多线程之Runnable与Thread

2022-05-03 00:24:55

Java多线程之Thread与Runnable

一、Thread VS Runnable

　　在java中可有两种方式实现多线程，一种是继承Thread类，一种是实现Runnable接口；Thread类和Runnable接口都是在java.lang包中定义的。接下来本文给大家介绍下Java中Runnable和Thread的区别，当然啦，也算做是我整理的学习笔记吧，一起看看吧　

实现Runnable接口方式可以避免继承Thread方式由于Java单继承特性带来的缺陷。具体什么缺陷呢？

　　①首先来从接口实现和类继承的区别来谈谈

　　如果你想写一个类C，但这个类C已经继承了一个类A，此时，你又想让C实现多线程。用继承Thread类的方式不行了。（因为单继承的局限性），此时，只能用Runnable接口，Runnable接口就是为了解决这种情境出现的

　　②从Thread和Runnable的实现机制再来谈谈这个问题

　　首先 Thread 和 Runnable 实际上是一种静态代理的实现方式。我们可以简单看一下源代码就了解了：

public interface Runnable {

    public abstract void run();

}

public class Thread implements Runnable {

    ...

    private Runnable target;

    public Thread(Runnable target) {

        init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);

    }

    public void run() {

        if (target != null) {

            target.run(); //代理的target的run方法

        }

    }

}

　　另外一个我们知道线程启动是调用 thread.start() 方法，但是 start() 方法会调用 native 的 start0()方法，继而由 JVM 来实现多线程的控制,因为需要系统调用来控制时间分片。

　　现在我们可以深入理解一下两种线程实现方式的异同。

Class MyThread extends Thread(){

    public int count = 10;

    public synchronized void run(){

        while(count>0){

            count--;

        }

    }

}

new Mythread().start(); //启动 n 个线程

new Mythread().start();

　　这种实现方式实际上是重写了 run() 方法，由于线程的资源和 Thread 实例捆绑在一起，所以不同的线程的资源不会进行共享。

Class MyThread implements Runnable{

    public int count = 10;

    public synchronized void run(){

        while(count>0){

            count--;

        }

    }

}

MyThread mt = new MyThread();

new Thread(mt).start();  //启动 n 个线程

new Thread(mt).start();

　　这种实现方式就是静态代理的方式，线程资源与 Runable 实例捆绑在一起，Thread 只是作为一个代理类，所以资源可以进行共享。

　　③从 Java 语言设计者的角度来看

　　Runnable 可以理解为 Task，对应的是具体的要运行的任务，而 Thread 对应某一个具体的线程运行的载体。综上，继承 Thread 来实现，可以说是不推荐的。

　　实现Runnable的代码可以被多个线程（Thread实例）共享，适合于多个线程处理同一资源的情况。

　　下面以典型的买票程序来说明这点（这里我为了让大家理解，没有用synchronized同步代码块，可能运行结果会不按正常出牌）：

　　①通过继承Thread来实现

 package me.demo.thread;

 class MyThread extends Thread {

     private int ticketsCont = 5;// 一共有五张火车票

     private String name; // 窗口，也即是线程的名字

     public MyThread(String name) {

     this.name = name;

     }

     @Override

     public void run() {

     while (ticketsCont > 0) {

         ticketsCont--; // 如果还有票就卖一张

         System.out.println(name + "卖了一张票,剩余票数为：" + ticketsCont);

     }

     }

 }

 public class TicketsThread {

     public static void main(String[] args) {

     // 创建三个线程，模拟三个窗口卖票

     MyThread mt1 = new MyThread("窗口1");

     MyThread mt2 = new MyThread("窗口2");

     MyThread mt3 = new MyThread("窗口3");

     // 启动这三个线程，也即是窗口，开始卖票

     mt1.start();

     mt2.start();

     mt3.start();

     }

 }

　　我们运行这个程序会发现，三个线程各买了五张票，总共买了15张票，而我们模拟的火车站窗口总共就只剩下五张票，这显然会出问题的啊，更别谈资源共享了，因为程序中，我们创建了三个MyThread的实例对象，而作为普通成员变量的ticketsCont（注意，这里是非静态成员变量，如果是静态成员变量那就另当别论了）显然被初始化了三次，存在于三个不同的对象中，所以也就造成了这个结果，可见Thread不适合资源共享。

　　②通过实现Runnable接口来实现：

 package me.demo.runnable;

 class MyThread implements Runnable {

     private int ticketsCont = 5; // 一共有五张火车票

     @Override

     public void run() {

     while (ticketsCont > 0) {

         ticketsCont--;// 如果有票就卖掉一张

         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖了一张票，剩余票数为：" + ticketsCont);

     }

     }

 }

 public class TicketsRunnable {

     public static void main(String[] args) {

     MyThread thread = new MyThread();

     // 创建三个线程来模拟三个售票窗口

     Thread th1 = new Thread(thread, "窗口1");

     Thread th2 = new Thread(thread, "窗口2");

     Thread th3 = new Thread(thread, "窗口3");

     // 启动这三个线程，也即是三个窗口开始卖票

     th1.start();

     th2.start();

     th3.start();

     }

 }

　　我们运行这个程序发现，三个Thread总共卖了五张票，这显然符合日常生活中的情况，因为Thread共享了实现了Runnable接口的MyThread类的实例中的成员变量ticketsCont，也就不存在上述问题了。

　　另外，针对以上代码补充三点：

在第二种方法（Runnable）中，ticket输出的顺序并不是54321，这是因为线程执行的时机难以预测，ticket--并不是原子操作。
在第一种方法中，我们new了3个Thread对象，即三个线程分别执行三个对象中的代码，因此便是三个线程去独立地完成卖票的任务；而在第二种方法中，我们同样也new了3个Thread对象，但只有一个Runnable对象，3个Thread对象共享这个Runnable对象中的代码，因此，便会出现3个线程共同完成卖票任务的结果。如果我们new出3个Runnable对象，作为参数分别传入3个Thread对象中，那么3个线程便会独立执行各自Runnable对象中的代码，即3个线程各自卖5张票。
在第二种方法中，由于3个Thread对象共同执行一个Runnable对象中的代码，因此可能会造成线程的不安全，比如可能ticket会输出-1（如果我们System.out....语句前加上线程休眠操作，该情况将很有可能出现），这种情况的出现是由于，一个线程在判断ticket为1>0后，还没有来得及减1，另一个线程已经将ticket减1，变为了0，那么接下来之前的线程再将ticket减1，便得到了-1。这就需要加入同步操作（即互斥锁），确保同一时刻只有一个线程在执行每次for循环中的操作。而在第一种方法中，并不需要加入同步操作，因为每个线程执行自己Thread对象中的代码，不存在多个线程共同执行同一个方法的情况。

二、总结

　　Thread类也是Runnable接口的子类，可见，实现Runnable接口相对于继承Thread类来说，有如下显著的好处：

适合多个相同程序代码的线程去处理同一资源的情况，把虚拟CPU（线程）同程序的代码，数据有效的分离，较好地体现了面向对象的设计思想。
可以避免由于Java的单继承特性带来的局限。我们经常碰到这样一种情况，即当我们要将已经继承了某一个类的子类放入多线程中，由于一个类不能同时有两个父类，所以不能用继承Thread类的方式，那么，这个类就只能采用实现Runnable接口的方式了。
有利于程序的健壮性，代码能够被多个线程共享，代码与数据是独立的。当多个线程的执行代码来自同一个类的实例时，即称它们共享相同的代码。多个线程操作相同的数据，与它们的代码无关。当共享访问相同的对象是，即它们共享相同的数据。当线程被构造时，需要的代码和数据通过一个对象作为构造函数实参传递进去，这个对象就是一个实现了Runnable接口的类的实例。

　　参考文章：

　　　　https://segmentfault.com/q/1010000006056386

　　　　http://www.jb51.net/article/105487.htm

　　　　https://www.cnblogs.com/lt132024/p/6438750.html

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一、Thread VS Runnable

二、总结

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