我将从基础概念讲起，逐步深入介绍Java多线程的创建方式，通过代码示例帮助你理解，并阐述每种方式的适用场景。

Java多线程新手指南：从零开始学习多线程创建

多线程已是众人眼里老生常谈的话题之一了，在日常项目开发中它也是最为熟知且常用的技术之一，毕竟它能够允许程序同时执行多个任务，从而提高程序的响应速度和资源利用率，顾名思义，就是让计算机的多个核心同时工作，就像多个人同时做不同的任务一样。但在Java这种流行的编程语言中，多线程的使用尤为重要，因为它能帮助我们写出更高效、更流畅的程序，毕竟Java作为一种广泛应用于开发领域的语言，提供了强大的多线程支持，也提供了丰富的多线程支持，使得开发者可以轻松地实现并发编程。所以今天我继续来聊聊它，本文将重点介绍及演示如何使用Java来创建多线程，及衍生穿插知识点，带着大家能零基础轻松入门多线程编辑。

在Java多线程编程中，掌握线程的创建和管理是至关重要的。本文将介绍Java中多线程的创建方法，包括继承Thread类和实现Runnable接口两种方式，并通过源代码解析、应用场景案例、优缺点分析等来详细讲解每一种方法的使用和特点，最后通过一个测试案例来完整的复盘一遍，理论+实践 = 百分百掌握。

一、为什么需要多线程？

可能很多刚入门的小伙伴就会产生疑问，为啥需要多线程？这里我先就给大家进行分享下个人的理解，无妨大家可以这样想象一下，你在厨房里准备晚餐，如果只有你一个人，你可能需要先切菜，然后煮饭，接着炒菜；但如果你有帮手，你们可以同时进行这些任务，这样晚餐就能更快准备好。同样，在计算机程序中，如果我们能让不同的任务同时进行，程序就能更快地完成工作，也就是所谓的并行处理，同一时间多人进行，从而加快程序的执行速度。

多线程非常重要，它就像是在厨房里多请了几个帮手，每个人都能同时做不同的活儿，这样饭菜就能更快上桌。在电脑程序里，多线程能让程序同时做很多事，就像多个人一起工作一样，效率自然就高了。其具体优势如下：

提高效率：想象一下，如果电脑里只有一个程序在运行，它就只能做一件事。但有了多线程，电脑就能像多核大脑一样，同时处理好几个任务，速度自然就快了。
改善响应性：就像你在玩游戏时，如果电脑还在下载东西，游戏可能会卡顿。但如果用多线程，下载和游戏可以同时进行，互不影响，游戏就能流畅多了。
资源利用率：多线程就像是把电脑的CPU和内存都用起来，不让它们闲着。这样，电脑的每个部分都能发挥最大作用。
更好的用户体验：用户就像是顾客，他们希望点菜后能快速上菜。多线程能让程序快速响应用户的操作，就像快速上菜一样，让顾客满意。
并行处理：有些任务可以分成很多小块，每块都可以同时处理。多线程就像是有很多工人同时工作，这样完成任务的速度就快多了。
简化设计：有时候，程序设计得太复杂，就像厨房里有很多复杂的机器。多线程可以让程序设计更简单，就像用简单的工具就能做出好菜。
避免阻塞：如果一个任务卡住了，整个程序可能就会停下来。多线程可以避免这种情况，就像一个厨师忙不过来，其他厨师可以接手继续做。
利用现代硬件：现在的电脑越来越强大，多线程就像是让这些强大的电脑发挥出它们的最大能力。
适应性：在一些需要快速反应的场合，比如在线游戏或者股票交易，多线程能让程序更加灵活，快速适应变化。
错误隔离：如果程序中的一个部分出了问题，多线程可以保证其他部分不受影响，就像一个厨师出错了，其他厨师还可以继续工作。

二、Java中的多线程是如何工作的？

Java提供了两种主要的方式来创建线程，这两种方式各有特点，适用于不同的应用场景：

继承Thread类：就像你创建一个新食谱，基于一个已有的食谱进行修改。在Java中，你可以通过创建一个新的类，继承自Thread类，并重写它的run方法来定义你的任务。
实现Runnable接口：这就像是按照食谱做菜，你不需要自己从头开始创造食谱，只需要按照已有的步骤来。在Java中，你可以创建一个实现了Runnable接口的类，并实现它的run方法，然后将其传递给Thread对象。

三、如何创建和启动线程？

创建和启动线程是多线程编程中的基础操作，它们确保了程序能够并行执行多个任务。以下是创建和启动线程的详细步骤，以及它们之间的逻辑联系：

定义任务：在多线程编程中，每个线程都需要执行一个特定的任务。任务的定义通常通过编写一个run方法来实现。这个方法是线程执行的入口点，包含了线程要执行的所有操作。
选择线程创建方式：根据你的程序需求，你可以选择继承Thread类或实现Runnable接口来定义你的任务。继承Thread类意味着你的类直接扩展了线程的功能，而实现Runnable接口则需要将你的任务类传递给一个Thread对象。
创建线程对象：一旦你定义了任务，接下来就是创建线程对象。如果你选择继承Thread类，你将创建该类的实例；如果实现Runnable接口，你需要创建一个Runnable对象，并将该对象作为参数传递给Thread类的构造函数，然后创建Thread对象的实例。
启动线程：创建线程对象后，你需要调用start()方法来启动线程。这个方法会触发线程的执行，使其进入就绪状态，并最终运行。重要的是要注意，start()方法会隐式地调用你的run方法，因此无需手动调用run。
线程的执行：一旦线程启动，它将按照定义的run方法中的指令执行任务。线程的执行是由Java运行时环境的线程调度器控制的，它会根据系统的线程调度策略来决定哪个线程何时执行。

四、Java多线程创建方式详解

4.1 继承Thread类

这是创建线程最直接的方式之一。通过继承Thread类，并重写其run方法，来定义线程的执行逻辑。

4.1.1 创建步骤

定义线程类：创建一个类并继承自Thread类。在这个类中，重写run()方法，run()方法中的代码就是这个线程要执行的任务。

class MyThread extends Thread {
     
 @Override
 public void run() {
     
     for (int i = 0; i < 5; i++) {
     
         System.out.println("线程 " + getName() + " 执行，i = " + i);
     }
 }
}

创建并启动线程：在主程序中创建线程对象，并调用start()方法来启动线程。start()方法会自动调用线程对象的run()方法，使得线程开始执行。例如：

public class Main {
     
 public static void main(String[] args) {
     
     MyThread thread1 = new MyThread();
     thread1.start();

     MyThread thread2 = new MyThread();
     thread2.start();
 }
}

4.1.2 优缺点分析

优点：简单直接，符合面向对象的编程思想，初学者容易理解和掌握。
缺点：由于Java是单继承的，如果一个类已经继承了其他类，就无法再继承Thread类来创建线程，这限制了类的扩展性。同时，线程与任务逻辑耦合在一起，不符合“组合优于继承”的设计原则。

4.1.3 应用场景案例

适合一些简单的、独立的任务，不需要继承其他类的情况。比如，在一个小型的测试程序中，需要创建几个简单的线程来模拟并发操作，此时使用继承Thread类的方式就比较合适。

4.2 实现Runnable接口

这是另一种常见的创建线程的方式，通过实现Runnable接口来定义任务，然后将其传递给Thread对象。

4.2.1 创建步骤

定义实现Runnable接口的类：创建一个类实现Runnable接口，然后实现接口中的run()方法，将线程要执行的任务写在run()方法中。例如：

class MyRunnable implements Runnable {
     
 @Override
 public void run() {
     
     for (int i = 0; i < 5; i++) {
     
         System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 执行，i = " + i);
     }
 }
}

创建并启动线程：首先创建实现了Runnable接口的类的对象，然后将这个对象作为参数传递给Thread类的构造函数来创建线程对象，最后调用start()方法启动线程。例如：

public class Main {
     
 public static void main(String[] args) {
     
     MyRunnable runnable1 = new MyRunnable();
     Thread thread1 = new Thread(runnable1);
     thread1.start();

     MyRunnable runnable2 = new MyRunnable();
     Thread thread2 = new Thread(runnable2);
     thread2.start();
 }
}

4.2.2 优缺点分析

优点：避免了单继承的限制，因为一个类可以实现多个接口。同时，多个线程可以共享同一个Runnable对象，适合多个线程执行相同任务的情况，提高了代码的复用性。任务与线程分离，更符合“组合优于继承”的设计原则，使得代码的结构更加清晰。
缺点：相比继承Thread类，代码稍微复杂一些，需要创建Runnable对象并将其传递给Thread对象。

4.2.3 应用场景案例

在多线程的场景中，如果有多个线程需要执行相同的任务逻辑，例如在一个服务器程序中，多个客户端请求可能需要执行相同的业务逻辑，此时使用实现Runnable接口的方式就非常合适。可以创建一个Runnable实现类，然后为每个客户端请求创建一个新的线程来执行该Runnable任务。

4.3 使用Callable和Future接口（适用于有返回值的线程）

前面两种方式创建的线程，其执行结果是无法直接获取的。如果需要获取线程执行后的返回值，可以使用Callable和Future接口。

4.3.1 创建步骤

定义实现Callable接口的类：创建一个类实现Callable接口，需要指定返回值类型。实现call()方法，在这个方法中编写线程要执行的任务，并返回一个结果。例如，计算1到100的整数和：
```java
import java.util.concurrent.Callable;

class MyCallable implements Callable {
@Override
public Integer call() throws Exception {
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 100; i++) {
sum += i;
}
return sum;
}
}

2. **创建并执行线程，获取结果**：通过`ExecutorService`来管理线程的执行。首先创建`Callable`对象，然后将其提交给`ExecutorService`，返回一个`Future`对象。通过`Future`对象可以获取线程执行后的返回值。例如：
```java
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MyCallable callable = new MyCallable();
        // 创建一个线程池，这里只使用一个线程来执行任务，实际可以根据需求调整线程数量
        ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
        Future<Integer> future = executor.submit(callable);
        // 获取线程执行后的结果
        Integer result = future.get();
        System.out.println("1到100的整数和为：" + result);
        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
}

4.3.2 优缺点分析

优点：可以获取线程执行后的返回值，并且可以通过ExecutorService来更好地管理线程，如设置线程池大小、控制线程的执行顺序等，提高了线程的管理和控制能力。
缺点：相比前两种方式，代码更加复杂，需要理解ExecutorService、Callable和Future等多个接口和类的使用，对初学者来说难度较大。

4.3.3 应用场景案例

在一些需要异步计算并获取结果的场景中非常有用。比如，在一个数据分析程序中，需要启动一个线程去执行复杂的数据计算任务，计算完成后获取计算结果进行后续处理。此时使用Callable和Future接口就可以满足需求。

4.4 使用线程池创建多线程

线程池是一种管理和复用线程的机制，可以避免频繁创建和销毁线程带来的开销，提高系统性能。

4.4.1 使用ExecutorService和Executors创建线程池

创建线程池：可以使用Executors工厂类来创建不同类型的线程池。例如，创建一个固定大小的线程池：
```
// 创建一个包含5个线程的固定大小线程池
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
```
Executors还可以创建其他类型的线程池，如CachedThreadPool（根据需要创建线程，线程空闲一段时间后会被回收）、SingleThreadExecutor（只有一个线程的线程池）等。

定义任务（可以是实现Runnable接口或Callable接口的类）：例如，定义一个实现Runnable接口的任务类：

class MyTask implements Runnable {
     
 @Override
 public void run() {
     
     System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 正在执行任务");
 }
}

提交任务到线程池：将任务提交给线程池执行。对于实现Runnable接口的任务，可以使用execute()方法提交；对于实现Callable接口的任务（用于有返回值的情况），可以使用submit()方法提交。以下是提交Runnable任务的示例：

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
// 创建任务对象
MyTask task = new MyTask();
// 提交任务到线程池，这个任务会被线程池中的某个线程执行
executorService.execute(task);
// 关闭线程池，不再接受新任务，但会等待已提交的任务执行完毕
executorService.shutdown();

关闭线程池（可选）：当任务都提交完毕后，可以关闭线程池。shutdown()方法会平滑地关闭线程池，它会等待所有已提交的任务执行完毕后再关闭线程池。如果希望立即关闭线程池，不等待未完成的任务，可以使用shutdownNow()方法，但这种方式可能会导致正在执行的任务被中断。

4.4.2 自定义线程池（使用ThreadPoolExecutor类）

除了使用Executors工厂类创建线程池外，还可以通过ThreadPoolExecutor类来自定义线程池的参数，以满足更复杂的需求。

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Main {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // 核心线程数
        int corePoolSize = 2;
        // 最大线程数
        int maximumPoolSize = 4;
        // 线程空闲时间
        long keepAliveTime = 10;
        // 时间单位
        TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
        // 任务队列
        BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingQueue<>(10);

        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
                corePoolSize,
                maximumPoolSize,
                keepAliveTime,
                unit,
                workQueue);

        for (int i = 0; i < 15; i++) {
   
            final int taskNumber = i;
            executor.submit(() -> {
   
                System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 正在执行任务 " + taskNumber);
                try {
   
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
   
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        }

        executor.shutdown();
    }
}

在这个示例中，我们创建了一个自定义的线程池，通过ThreadPoolExecutor的构造函数设置了核心线程数、最大线程数、线程空闲时间、任务队列等参数。

4.4.3 线程池的优缺点分析

优点：
- 提高性能：避免了频繁创建和销毁线程带来的开销，线程池中的线程可以复用，减少了线程创建和销毁的时间和资源消耗。
- 控制并发数：可以通过设置线程池的大小来控制并发执行的线程数量，避免过多的线程竞争

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资源地址：
https://pan.quark.cn/s/14fcf913bae6

Java 多线程创建零基础入门新手指南：从零开始全面学习多线程创建方法