Java中的线程

什么是线程？

• 线程（Thread）是程序执行流的最小单位。
• 在 Java 中，一个线程代表一个独立的执行路径，它运行在进程（Process）内部。
• 进程 vs 线程：
  • 进程是操作系统分配资源的基本单位（如一个 Java 应用就是一个进程）。
  • 线程是 CPU 调度的基本单位，多个线程共享同一个进程的内存空间（堆、方法区），但各自拥有独立的栈和程序计数器。

多线程程序在更低一层扩展了多任务的概念：单个程序看起来在同时完成多个任务。每个任务在一个线程（thread）中执行，线程是控制线程的简称。如果一个程序可以同时运行多个线程，则称这个程序是多线程的（multithreaded）。

在Java中创建线程

线程的创建有三种方式：

2.1 继承Thread类，重写run方法

1. 创建一个继承Thread的类，重写run方法
2. 在main方法中创建该类的对象，对象使用start方法启动线程，并开始执行该线程的任务
3. 如果直接调用run方法，只会让当前线程执行任务

public class ThreadTest {
    private static final int STEP = 100;

    public static void main(String[] args) {
        MyJob job = new MyJob();
        job.start();
        for (int i = 0; i < STEP; i++) {
            System.out.println("main run: " + i);
        }
    }
}

class MyJob extends Thread {
    private static final int STEP = 100;

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < STEP; i++) {
            System.out.println("job run: " + i);
        }
    }
}

2.2 实现Runnable接口，重写run方法

1. 创建一个类实现Runnable接口，重写run方法
2. 在main方法中创建该类的对象
3. 创建Thread类的对象，构造方法中传入Runnable接口的实现类对象
4. Thread类的对象使用start方法启动线程，并开始执行该线程的任务
5. 同样，如果直接调用run方法，只会让当前线程执行任务

public class RunnableTest {
    private static final int STEP = 100;

    public static void main(String[] args) {
        MyAnotherJob job = new MyAnotherJob();
        Thread t = new Thread(job);
        t.start();
        for (int i = 0; i < STEP; i++) {
            System.out.println("main run: " + i);
        }
    }
}

class MyAnotherJob implements Runnable {
    private static final int STEP = 100;

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < STEP; i++) {
            System.out.println("job run: " + i);
        }
    }
}

2.3 实现Callable接口，重写call方法，配合FutureTask使用

Callable一般用于有返回结果的非阻塞的执行方法
同步非阻塞

1. 创建一个类实现 Callable<V> 接口

• 泛型 V 表示 call() 方法的返回类型（如 String、Integer 等）。
• 重写 call() 方法，在其中编写需要在线程中执行的逻辑，并返回结果。

2. 创建 Callable 实例

• 即你自定义的实现了 Callable 的类的对象。

3. 将 Callable 实例包装进 FutureTask

• FutureTask 是一个包装器，它实现了 Runnable 和 Future 接口，既能被线程执行，又能获取结果。

4. 创建 Thread 对象，传入 FutureTask

• 因为 FutureTask 实现了 Runnable，所以可以作为 Thread 的构造参数。

5. 启动线程（调用 start()）
6. 调用 FutureTask.get() 获取线程执行结果

• get() 方法会阻塞当前线程，直到任务完成并返回结果。
• 如果任务抛出异常，get() 会抛出 ExecutionException。

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

class MyTask implements Callable<String> {
    private final long duration; // 模拟耗时操作的时间（毫秒）

    public MyTask(long duration) {
        this.duration = duration;
    }

    @Override
    public String call() throws Exception {
        System.out.println("任务开始执行...");
        Thread.sleep(duration); // 模拟耗时操作
        return "任务完成，耗时 " + duration + " 毫秒";
    }
}

public class CallableExample {
    public static void main(String[] args) {
        Callable<String> callable = new MyTask(2000);

        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(callable);

        Thread thread = new Thread(futureTask, "MyThread");

        thread.start();

        System.out.println("主线程继续执行其他任务...");

        try {
            String result = futureTask.get();
            System.out.println("线程返回结果: " + result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

多线程三种实现方式的对比