Java 多线程实现方式全解析,大厂开发必备技能

Java 多线程实现方式全解析,大厂开发必备技能

经验文章nimo972025-05-24 19:59:362A+A-

各位互联网大厂的后端开发同仁们!在日常开发中,你是不是经常被系统性能问题搞得焦头烂额?明明代码逻辑没问题,可系统就是跑得慢吞吞的。其实,很多时候,合理运用 Java 多线程技术,就能让系统性能实现质的飞跃!今天,咱就来深入聊聊 Java 多线程的实现方式。

随着互联网业务的飞速发展,用户对系统的响应速度和吞吐量要求越来越高。单线程程序在处理复杂业务和大量数据时,往往力不从心。而多线程技术,能够让程序同时执行多个任务,充分利用多核处理器的性能,大大提升系统的效率。在互联网大厂的项目中,像高并发的电商系统、实时通信的社交平台等,Java 多线程技术更是应用广泛,下面我们就来介绍几种Java中常见的多线程实现方案。

继承 Thread 类

这是实现多线程最基础的方式之一。你只需要创建一个类继承 Thread 类,然后重写 run 方法,在 run 方法中编写线程要执行的任务逻辑。比如:

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        // 这里写线程执行的代码
        System.out.println("我是通过继承Thread类创建的线程,正在执行任务");
    }
}

使用的时候,创建这个类的实例,然后调用 start 方法启动线程:

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

不过要注意,直接调用 run 方法可不是启动新线程,而是在当前线程中执行 run 方法的代码。而且一个线程对象只能调用一次 start 方法哦。这种方式简单直接,但由于 Java 是单继承机制,如果你的类已经继承了其他类,就没办法再继承 Thread 类了。

实现 Runnable 接口

相比继承 Thread 类,实现 Runnable 接口更加灵活。你先创建一个类实现 Runnable 接口,同样实现 run 方法来定义线程任务。例如:

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("我是通过实现Runnable接口创建的线程任务");
    }
}

接着,创建 Thread 对象,并把实现了 Runnable 接口的实例传入 Thread 的构造函数,最后调用 start 方法启动线程:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable runnable = new MyRunnable();
        Thread thread = new Thread(runnable);
        thread.start();
    }
}

这种方式避免了单继承的限制,而且多个线程可以共享同一个 Runnable 实例,非常适合多个线程执行相同任务的场景。比如说,在一个电商系统中,多个线程可以同时处理不同用户对商品库存的查询操作,它们都可以共享同一个实现了 Runnable 接口的库存查询任务类。

实现 Callable 接口(带返回值)

前面两种方式,线程执行完后都没有返回值。要是你希望线程执行完能返回一个结果,那就可以使用实现 Callable 接口的方式。首先创建一个类实现 Callable 接口,实现 call 方法,这个方法可以有返回值和抛出异常。示例如下:

import java.util.concurrent.Callable;

class MyCallable implements Callable<Integer> {
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        // 模拟一些复杂计算
        int sum = 0;
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            sum += i;
        }
        return sum;
    }
}

然后,通过 FutureTask 来包装 Callable 实例,再创建 Thread 对象并传入 FutureTask,调用 start 方法启动线程。最后,通过 FutureTask 的 get 方法获取线程执行的返回值:

import java.util.concurrent.FutureTask;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyCallable callable = new MyCallable();
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callable);
        Thread thread = new Thread(futureTask);
        thread.start();
        try {
            Integer result = futureTask.get();
            System.out.println("线程执行结果是:" + result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这种方式在需要获取线程执行结果的场景中非常有用,比如在一些数据处理任务中,需要根据线程计算出的结果进行后续操作。

使用线程池(强烈推荐)

线程池可是个好东西!在系统中频繁地创建和销毁线程是很消耗资源的,而线程池可以复用已创建的线程,大大降低资源消耗,提高响应速度。你可以使用 Executors 工厂类创建不同类型的线程池,比如:

FixedThreadPool(固定大小线程池):创建一个可重用固定个数的线程池,以共享的无界队列方式来运行这些线程。适用于需要控制并发线程数量的场景,比如数据库连接池,固定数量的线程可以避免对数据库造成过大压力。

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);

CachedThreadPool(可缓存线程池):可缓存线程池,先查看池中有没有以前建立的线程,如果有,就直接使用。如果没有,就建一个新的线程加入池中,缓存型池子通常用于执行一些生存期很短的异步型任务。例如,在处理一些临时的、突发性的小任务时非常合适。

ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();

SingleThreadExecutor(单线程线程池):创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。适用于需要顺序执行任务,且不希望有并发干扰的场景,比如某些对数据一致性要求极高的操作。

ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();

使用线程池时,先创建好线程池,然后提交任务(可以是 Runnable 任务或者 Callable 任务),最后任务执行完后,记得关闭线程池:

// 创建固定大小为3的线程池
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    final int taskId = i;
    executor.execute(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在执行任务 " + taskId);
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    });
}
// 关闭线程池
executor.shutdown();

总结

Java 多线程的这几种实现方式各有千秋,在不同的业务场景中都能发挥巨大的作用。掌握好这些多线程技术,不仅能提升我们系统的性能,还能让我们在项目开发中更加得心应手。赶紧在自己的项目中尝试运用起来吧,要是在使用过程中有什么问题或者心得,欢迎在评论区留言分享,大家一起交流进步!

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