Java 線程創建三大模式（一）：Thread 繼承、Runnable 實現與 Executor 框架

線程創建是併發編程的起點。本文通過 Swing 打字遊戲案例，對比三種創建模式的優劣與適用場景。

案例背景：隨機字符產生器

需求：定時產生隨機字母/數字顯示，點擊「Start」啟動，「Quit」退出。

模式一：繼承 Thread 類

public class RandomCharacterGenerator extends Thread implements CharacterSource {
    private volatile boolean done = false;
    private Random random = new Random();
    private CharacterEventHandler handler = new CharacterEventHandler();

    public void run() {
        for (;;) {
            nextCharacter();
            try { Thread.sleep(getPauseTime()); }
            catch (InterruptedException ie) { return; }
        }
    }
    // 啟動：new RandomCharacterGenerator().start();
}

優點：可直接擴展線程行為（如實現其他介面）
缺點：單繼承限制，任務與線程耦合

模式二：實現 Runnable 介面（推薦）

Thread thread = new Thread(new Runnable() {
    @Override public void run() { /* 任務邏輯 */ }
});
thread.start();

核心優勢：

• 任務與線程解耦，單任務可提交多線程
• 支援匿名內部類 / Lambda 表達式
• 可結合線程池復用線程

關鍵認知：main() 也是線程（主線程），任何線程均可啟動新線程，調度順序由 OS 線程調度器決定，不可預測。

模式三：Executor 框架（生產首選）

ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
exec.execute(new RunnableClass);

三大線程池對比

線程池核心組件

• 線程池管理器：創建/管理/銷毀線程
• 工作線程：池中線程，循環從隊列取任務執行
• 任務隊列：緩衝待執行任務（LinkedBlockingQueue 等）

代碼對比

// Cached：不斷創建直到有線程空閒
ExecutorService cached = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i=0; i<5; i++) cached.execute(new Task());
cached.shutdown();

// Fixed：3線程執行5任務
ExecutorService fixed = Executors.newFixedThreadPool(3);
for (int i=0; i<5; i++) fixed.execute(new Task());
fixed.shutdown();

選型建議

1. 簡單獨立任務 → Runnable + Thread
2. 大量短任務、需管理生命周期 → ExecutorService
3. 需限制併發、長生命周期任務 → FixedThreadPool
4. 串行化處理、避免同步 → SingleThreadExecutor

核心洞見：併發編程最大挑戰在於「不可預測的執行順序」導致的競態條件，贯穿整個線程機制演進史。