Java 多線程程式設計實戰（四）：Thread 與 Runnable 實現機制詳解

Java 讓多線程簡單到「幾乎自然」，但仍需掌握核心概念：main() 本身即線程，僅在需要額外並行時建立新線程。本文詳細對比 Thread 繼承與 Runnable 實現兩大模式，並引入 synchronized 保護共享資料。

模式一：繼承 Thread 類別

• Thread 為具體類別，非抽象類
• 建立子類別，覆寫 run() 封裝任務邏輯
• 呼叫 start() 啟動（絕不直接呼叫 run()）

import java.util.*;

class TimePrinter extends Thread {
    int pauseTime; String name;
    public TimePrinter(int x, String n) { pauseTime = x; name = n; }
    
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                System.out.println(name + ":" + new Date(System.currentTimeMillis()));
                Thread.sleep(pauseTime);
            } catch (Exception e) { System.out.println(e); }
        }
    }
    
    static public void main(String args[]) {
        TimePrinter tp1 = new TimePrinter(1000, "Fast Guy");
        tp1.start();
        TimePrinter tp2 = new TimePrinter(3000, "Slow Guy");
        tp2.start();
        // main() 線程繼續執行，共三線程並行
    }
}

模式二：實作 Runnable 介面

• 單一方法 run()，不強加類別繼承體系
• 任務邏輯與線程控制分離，彈性更高
• 建立 Thread 時傳入 Runnable 實例

import java.util.*;

class TimePrinter implements Runnable {
    int pauseTime; String name;
    public TimePrinter(int x, String n) { pauseTime = x; name = n; }
    
    public void run() { /* 同前 */ }
    
    static public void main(String args[]) {
        Thread t1 = new Thread(new TimePrinter(1000, "Fast Guy"));
        t1.start();
        Thread t2 = new Thread(new TimePrinter(3000, "Slow Guy"));
        t2.start();
    }
}

選擇建議

• 類別已繼承其他類別 → 必須用 Runnable
• 傾向組合優於繼承 → 優先 Runnable
• 簡單獨立任務 → Thread 繼承亦可接受

共享資料同步：銀行帳戶案例

問題：非同步存取導致資料損壞

public class Account {
    String holderName; float amount;
    public Account(String name, float amt) { holderName = name; amount = amt; }
    public void deposit(float amt) { amount += amt; }
    public void withdraw(float amt) { amount -= amt; }
    public float checkBalance() { return amount; }
}

聯合帳戶雙方同時在不同 ATM 操作，deposit/withdraw 交錯執行導致更新遺失。

解決：synchronized 關鍵字

public class Account {
    String holderName; float amount;
    public Account(String name, float amt) { holderName = name; amount = amt; }
    public synchronized void deposit(float amt) { amount += amt; }
    public synchronized void withdraw(float amt) { amount -= amt; }
    public float checkBalance() { return amount; } // 唯讀無需同步
}

運作機制

• 每個物件運行期關聯一把內建鎖 (monitor/intrinsic lock)
• synchronized 方法需獲取鎖才能執行，其他同步方法阻塞
• checkBalance() 未同步：不阻塞寫入，寫入不阻塞讀取（可能讀到舊值，視業務容忍度）

進階提示

• 同步範圍越小越好：考慮 synchronized(this) { ... } 區塊
• 高併發讀多寫少場景 → 改用 ReadWriteLock (JDK 1.5+)
• 複合操作（如轉帳）需額外鎖定整個流程，單一方法同步不足