前言
- 并发，这是一个值得沉思的话题。它似有形却无形。咱们平时的工作都是面向业务编程，CRUD居多，基本上与并发没什么交加。ok，并发是一个宽泛的概念。那么咱们来聊聊多线程(java 多线程)。这里咱们来思考下问题：为什么要应用多线程？俗话说，一方有难八方支援。在往年的疫情初期，武汉的疫情十分严厉，如果仅靠武汉的白衣天使来治疗病患，这无疑是一个长征我的项目，这就等同于单线程在干活。于是一批批来自于四面八方的白衣天使返回武汉进行声援(点赞！)，此时就是多线程在协同工作。是的，你没想错，应用多线程的就是为了放慢程序运行速度。换句话来说，就是进步cpu利用率。如果把国家的每个行政区比作cpu的一个核，那么咱们国家就是一个34核的cpu。试问下，一个核和34个核的处理速度，这不必我说，大家都懂吧！
- 上述的形容，能够得出一个论断：java线程与操作系统是等价的。接下来，咱们来证实下此论断
一、证实java线程等价于os的线程
- 为了能失常的看出成果，我抉择window零碎的工作管理器来证实这个论断
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编写如下代码(InitThread.java)：
public class InitThread { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 100; i++) { new Thread(() -> { try { Thread.sleep(100000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }).start(); } } } - 执行代码之前，关上工作管理器，并查看线程数，如下图所示：
- 运行上述java类，而后再次查看工作管理器
- 综上，能够看出，咱们应用java创立出一个线程与os中创立出一个线程是对等的。因而能够判断，
java创立线程时与os函数进行了交互。于是，咱们来看下Thread类的start办法 -
java.lang.Thread#start
// 下面局部代码省略 boolean started = false; try { // 调用了此办法开启了线程 start0(); started = true; } finally { // finally局部代码省略 } -
java.lang.Thread#start0
// start0办法时一个native办法 private native void start0(); - 能够看到java调用Thread的start办法启动一个线程时，最终会调用到start0办法。而start0是native办法，何为native办法？什么是native办法呢？为了解释native办法，这里要形容下java的倒退历史，很久很久以前，c语言很风行，所有的程序基本上都是c写的。在1995年，Java诞生了，它以不须要手动开释内存的个性深受程序员欢送，java的开发团队为了解决java与c的通信问题，所以应用c/c++写出了jvm。jvm在java中起到了十分大的作用，包含垃圾回收器、java与os的交互、与c语言的交互等等。native办法就是对应的一个c语言文件后java在调用它时是通过jvm来交互的
二、应用自定义native办法开启一个线程
2.1 应用os函数开启一个线程
- ps：此时我抉择的os为centos7 64位的os(领有c语言编译环境)
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第一步：查看os创立线程的api
#1. 装置man命令 => 为了查看函数信息 yum install man-pages #2. 执行如下命令查看os创立线程api，具体内容查看下图 man pthread_create -
第二步：应用os的api(pthread_create)创立一个线程
> 1.撰写myThread.c文件 ```c #include "pthread.h" //头文件，在pthread_create办法中有明确写到 #include "stdio.h" pthread_t pid; // 定义一个变量，用来存储生成的线程id, 在pthread_create办法中也有介绍 /** * 定义主体函数 */ void* run(void* arg) { while(1) { printf("\n Execting run function \n"); printf(arg); sleep(1); } } /** * 若要编译成可执行文件，则须要写main办法 */ int main() { pthread_create(&pid, NULL, run, "123"); // 调用os创立线程api while(1) { // 这里必须要写个死循环，因为c程序在main办法执行完结后，它外部开的子线程也会关掉 } } ``` > 2.编译c文件成可执行命令 ```shell # -pthread参数示意把pthread类库也增加到编译范畴 gcc -o myThread myThread.c -pthread ``` -
第三步：运行并查看后果
> 运行编译后的c文件 ```shell ./myThread ``` 运行后果：  综上，咱们曾经应用os函数启动了一个线程2.2 应用java调用自定义的native办法启动线程
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第一步：创立
ExecMyNativeMethod.java类(不必指定在哪个包下，因为最终要把它放在linux中去执行)public class ExecMyNativeMethod { /** * 加载本地办法类库，留神这个名字，前面会用到 */ static { System.loadLibrary("MyNative"); } public static void main(String[] args) { ExecMyNativeMethod execMyNativeMethod = new ExecMyNativeMethod(); execMyNativeMethod.start0(); } private native void start0(); } -
第二步：将java类编译成class文件
javac ExecMyNativeMethod.java -
第三步：将class文件转成c语言头文件
javah ExecMyNativeMethod -
第四步：查看编译后的头文件
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ #include <jni.h> /* Header for class ExecMyNativeMethod */ #ifndef _Included_ExecMyNativeMethod #define _Included_ExecMyNativeMethod #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif /* * Class: ExecMyNativeMethod * Method: start0 * Signature: ()V */ JNIEXPORT void JNICALL Java_ExecMyNativeMethod_start0 (JNIEnv *, jobject); #ifdef __cplusplus } #endif #endif对于上述内容，咱们只须要关注咱们定义的native办法(`JNIEXPORT void JNICALL Java_ExecMyNativeMethod_start0(JNIEnv , jobject);
)即可，也就是说native办法转成c语言头文件后会变成JNIEXPORT void JNICALL Java_类名_native办法名 (JNIEnv , jobject);`的格局 -
第五步：更新咱们刚刚编写的
myThread.c文件，为了不造成影响，咱们应用cp命令创立出一个新的c文件myThreadNew.ccp myThread.c myThreadNew.c -
第六步：批改myThreadNew.c文件为如下内容
#include "pthread.h" // 援用线程的头文件，在pthread_create办法中有明确写到 #include "stdio.h" #include "ExecMyNativeMethod.h" // 将自定义的头文件导入 pthread_t pid; // 定义一个变量，用来存储生成的线程id, 在pthread_create办法中也有介绍 /** * 定义主体函数 */ void* run(void* arg) { while(1) { printf("\n Execting run function \n"); printf(arg); sleep(1); } } /** * 此办法就是前面java要调用到的native办法 */ JNIEXPORT void JNICALL Java_ExecMyNativeMethod_start0(JNIEnv *env, jobject c1) { pthread_create(&pid, NULL, run, "Creating thread from java application"); // 调用os创立线程api while(1) {} // 死循环期待 } /** * 每个要执行的c文件都要写main办法， * 如果要编译成动态链接库，则不须要 */ int main() { return 0; } -
第七步：执行如下命令将
myThreadNew.c文件编译成动态链接库，并增加到环境变量中(否则在启动java类的main办法时，在动态代码块中找不到myNative类库)# 1. 编译成动态链接库 # 阐明下-I前面的参数: 别离指定jdk装置目录的include文件夹和include/linux文件夹 # 因为我在环境变量中配置了JAVA_HOME，所以我间接$JAVA_HOME了 # 前面的libMyNative.so文件，它的格局为lib{xxx}.so # 其中{xxx}为类中System.loadLibrary("yyyy")代码中yyyy的值 gcc -I $JAVA_HOME/include -I $JAVA_HOME/include/linux -fPIC -shared -o libMyNative.so myThreadNew.c # 2. 将此动态链接库增加到环境变量中 # 格局: export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:{libxxxx.so} # 其中{libxxxxNative.so}为动态链接库的门路, # 我的libMyNative.so文件在/root/workspace文件夹下 export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/root/workspace/libMyNative.so -
第八步：执行如下命令启动java程序
java ExecMyNativeMethod - 查看运行后果
综上，咱们仅仅是应用java调用了本人编写的native办法启动了线程。如果咱们要和java一样，本人写一个run办法，而后启动线程时，来调用这个run办法的话，要怎么实现呢？别急，往下看！
2.3 native办法回调java办法
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第一步：优化咱们的
ExecMyNativeMethod.java类，新增run办法，具体如下：public class ExecMyNativeMethod { /** * 加载本地办法类库，留神这个名字，前面会用到 */ static { System.loadLibrary("MyNative"); } public static void main(String[] args) { ExecMyNativeMethod execMyNativeMethod = new ExecMyNativeMethod(); execMyNativeMethod.start0(); } private native void start0(); public void run() { System.out.println("I'm run method.........."); } } -
第二步：批改上述的
myThreadNew.c文件为如下内容(用到了JNI，这个c文件在jdk的装置目录中能够找到，所以这是jdk提供的性能)：#include "stdio.h" #include "ExecMyNativeMethod.h" // 将自定义的头文件导入 #include "jni.h" /** * 此办法就是前面java要调用到的native办法 */ JNIEXPORT void JNICALL Java_ExecMyNativeMethod_start0(JNIEnv *env, jobject c1) { jclass cls = (*env)->FindClass(env, "ExecMyNativeMethod"); if (cls == NULL) { printf("Not found class!"); return; } jmethodID cid = (*env)->GetMethodID(env, cls, "<init>", "()V"); if (cid == NULL) { printf("Not found constructor!"); return; } jobject obj = (*env)->NewObject(env, cls, cid); if (obj == NULL) { printf("Init object failed!"); return; } jmethodID rid = (*env)->GetMethodID(env, cls, "run", "()V"); jint ret = (*env)->CallIntMethod(env, obj, rid, NULL); printf("Finished!"); } -
第三步：将
myThreadNew.c文件编译成动态链接库gcc -I $JAVA_HOME/include -I $JAVA_HOME/include/linux -fPIC -shared -o libMyNative.so myThreadNew.c -
第四步：编译java类并执行它
javac ExecMyNativeMethod.java java ExecMyNativeMethod -
查看运行后果：
2.4 额定总结
- 对于用户态和内核态。咱们把它了解成两个角色。用户态了解成普通用户。内核态了解成超级管理员。当普通用户要应用超级管理员的权限时，须要有一个普通用户转化为超级管理员的过程。即所说的用户态转内核态。大家能够设想下，在ubuntu零碎下，咱们的一个普通用户要应用管理员的权限是不是要在命令后面增加
sudo命令？这也是一个转化。
三、总结
- 综上，咱们理解了java线程与os的关系，以及模仿了java调用os函数创立线程的流程。
- 最近在学习并发相干的知识点, 后续将会持续更新。下篇文章主题为：
synchronized关键字常见api、初始对象头以及证实hashcode。 - 并发模块对应github地址：传送门
- I am a slow walker, but I never walk backwards.
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