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作者:小傅哥
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积淀、分享、成长,让本人和别人都能有所播种!????
一、前言
有句话:正因为你优良,所以难以卓越!
刚开始听这句话还在上学,既不卓越、也不优良,甚至可能还有点笨!但忽然从某次爬到班级的前几名后,开始喜爱上了这种感觉,原来后面的风光是如此璀璨????!
优良和卓越差的不是一个等级,当你感觉本人优良后,还能放弃空瓶的心态开始,能力逐渐的像卓越迈进,并漫漫长!
是不小时候更容易学会更多的常识,但越大越笨了!人可能很容易被本人的年纪大了,当成长者。却很少能放弃一个低姿态谦卑的心态,一直的学习。所以最初
,放不下本人,也拾不起能力。
喜爱一句话,蓝是天的色彩、红是火的象征,我不学大海剽窃天的蓝、也不学朝霞模仿火的红。我就是我,生命是我的、命运是我的
。 健身也是你的、学习也是你的,只有你有一个好心态,天然会走到后面卓越那里!
二、面试题
谢飞机,小记!
码德 ,年轻人写代码好猖獗,不恪守标准还喷我,你要 耗子尾汁
!谢飞机骂骂咧咧的上班后,找面试官聊心得。
谢飞机:我感觉天天就像活在粪堆,代码都是乱哄哄,我有心无力!
面试官:怎么,想跳槽了?
谢飞机:想去写代码有标准的公司,想晋升!
面试官:嗯!的确,有些大公司的代码品质要好一些。然而你也要本身能力强的。
谢飞机:是的,我始终在努力学习!筹备跑路!
面试官 :那我顺便考你个题,看看你进大厂的几率大不。 嗯... Java 线程如何启动的?
谢飞机:如何启动的?start
启动的!
面试官:还有吗?
谢飞机:嗯 …,没了!
面试官 :嗯,可能 会与不会
这一个题并不会让你代码有多牛、有多好,然而你的技术栈深度和广度,决定你的编程职业生涯是否有一条坎坷不平。还是要多致力!
三、线程启动剖析
new Thread(() -> {// todo}).start();
咳咳 ,Java 的线程创立和启动非常简单,但如果问 一个线程是怎么启动起来的
往往并不分明,甚至不晓得为什么启动时是 调用 start()
,而不是 调用 run()
办法呢?
那么,为了让大家有一个更直观的认知,咱们先站在上帝视角。把这段 Java 的线程代码,到 JDK 办法应用,以及 JVM 的相应处理过程,展现给大家,以不便咱们后续逐渐剖析。
以上,就是一个线程启动的整体过程剖析,会波及到如下知识点:
- 线程的启动会波及到本地办法(JNI)的调用,也就是那局部 C++ 编写的代码。
- JVM 的实现中会有不同操作系统对线程的对立解决,比方:Win、Linux、Unix。
- 线程的启动会波及到线程的生命周期状态(RUNNABLE),以及唤醒操作,所以最终会有回调操作。也就是调用咱们的 run() 办法
接下来,咱们就开始逐渐剖析每一步源码的执行内容,从而理解线程启动过程。
四、线程启动过程
1. Thread start UML 图
如图 19-2 是线程的启动过程时序图,整体的链路较长,会波及到 JVM 的操作。外围源码如下:
Thread.c
:https://github.com/unofficial-openjdk/openjdk/blob/jdk/jdk/src/java.base/share/native/libjava/Thread.cjvm.cpp
:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/share/vm/prims/jvm.cppthread.cpp
:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/share/vm/runtime/thread.cppos.cpp
:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/share/vm/runtime/os.hppos_linux.cpp
:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/os/linux/vm/os_linux.cppos_windows.cpp
:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/os/windows/vm/os_windows.cppvmSymbols.hpp
:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/share/vm/classfile/vmSymbols.hpp
2. Java 层面 Thread 启动
2.1 start() 办法
new Thread(() -> {// todo}).start();
// JDK 源码
public synchronized void start() {if (threadStatus != 0)
throw new IllegalThreadStateException();
group.add(this);
boolean started = false;
try {start0();
started = true;
} finally {
try {if (!started) {group.threadStartFailed(this);
}
} catch (Throwable ignore) {}}
}
- 线程启动办法
start()
,在它的办法英文正文中曾经把核心内容形容进去。Causes this thread to begin execution; the Java Virtual Machine calls the run method of this thread.
这段话的意思是:由 JVM 调用此线程的 run 办法,使线程开始执行。其实这就是一个 JVM 的回调过程,下文源码剖析中会讲到 - 另外
start()
是一个synchronized
办法,但为了防止屡次调用,在办法中会由线程状态判断。threadStatus != 0
。 group.add(this)
,是把以后线程退出到线程组,ThreadGroup。start0()
,是一个本地办法,通过 JNI 形式调用执行。这一步的操作才是启动线程的外围步骤。
2.2 start0() 本地办法
// 本地办法 start0
private native void start0();
// 注册本地办法
public class Thread implements Runnable {
/* Make sure registerNatives is the first thing <clinit> does. */
private static native void registerNatives();
static {registerNatives();
}
// ...
}
start0()
,是一个本地办法,用于启动线程。registerNatives()
,这个办法是用于注册线程执行过程中须要的一些本地办法,比方:start0
、isAlive
、yield
、sleep
、interrupt0
等。
registerNatives,本地办法定义在 Thread.c
中,以下是定义的外围源码:
static JNINativeMethod methods[] = {{"start0", "()V", (void *)&JVM_StartThread},
{"stop0", "(" OBJ ")V", (void *)&JVM_StopThread},
{"isAlive", "()Z", (void *)&JVM_IsThreadAlive},
{"suspend0", "()V", (void *)&JVM_SuspendThread},
{"resume0", "()V", (void *)&JVM_ResumeThread},
{"setPriority0", "(I)V", (void *)&JVM_SetThreadPriority},
{"yield", "()V", (void *)&JVM_Yield},
{"sleep", "(J)V", (void *)&JVM_Sleep},
{"currentThread", "()" THD, (void *)&JVM_CurrentThread},
{"interrupt0", "()V", (void *)&JVM_Interrupt},
{"holdsLock", "(" OBJ ")Z", (void *)&JVM_HoldsLock},
{"getThreads", "()[" THD, (void *)&JVM_GetAllThreads},
{"dumpThreads", "([" THD ")[[" STE, (void *)&JVM_DumpThreads},
{"setNativeName", "(" STR ")V", (void *)&JVM_SetNativeThreadName},
};
- 源码:https://github.com/unofficial-openjdk/openjdk/blob/jdk/jdk/src/java.base/share/native/libjava/Thread.c
- 从定义中能够看到,
start0
办法会执行&JVM_StartThread
办法,最终由 JVM 层面启动线程。
3. JVM 创立线程
3.1 JVM_StartThread
源码:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/share/vm/prims/jvm.cpp
JVM_ENTRY(void, JVM_StartThread(JNIEnv* env, jobject jthread))
JVMWrapper("JVM_StartThread");
JavaThread *native_thread = NULL;
// 创立线程
native_thread = new JavaThread(&thread_entry, sz);
// 启动线程
Thread::start(native_thread);
JVM_END
- 这部分代码比拟多,但核心内容次要是
创立线程
和启动线程
,另外&thread_entry
也是一个办法,如下:
thread_entry,线程入口
static void thread_entry(JavaThread* thread, TRAPS) {HandleMark hm(THREAD);
Handle obj(THREAD, thread->threadObj());
JavaValue result(T_VOID);
JavaCalls::call_virtual(&result,
obj,
KlassHandle(THREAD, SystemDictionary::Thread_klass()),
vmSymbols::run_method_name(),
vmSymbols::void_method_signature(),
THREAD);
}
重点,在创立线程引入这个线程入口的办法时,thread_entry
中包含了 Java 的回调函数 JavaCalls::call_virtual
。这个回调函数会由 JVM 调用。
vmSymbols::run_method_name(),就是那个被回调的办法,源码如下:
源码:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/share/vm/classfile/vmSymbols.hpp
#define VM_SYMBOLS_DO(template, do_alias)
template(run_method_name, "run")
- 这个
run
就是咱们的 Java 程序中会被调用的 run 办法。接下来咱们持续依照代码执行链路,寻找到这个被回调的办法在什么时候调用的。
3.2 JavaThread
native_thread = new JavaThread(&thread_entry, sz);
接下来,咱们持续看 JavaThread
的源码执行内容。
源码:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/share/vm/runtime/thread.cpp
JavaThread::JavaThread(ThreadFunction entry_point, size_t stack_sz) :
Thread()
#if INCLUDE_ALL_GCS
, _satb_mark_queue(&_satb_mark_queue_set),
_dirty_card_queue(&_dirty_card_queue_set)
#endif // INCLUDE_ALL_GCS
{if (TraceThreadEvents) {tty->print_cr("creating thread %p", this);
}
initialize();
_jni_attach_state = _not_attaching_via_jni;
set_entry_point(entry_point);
// Create the native thread itself.
// %note runtime_23
os::ThreadType thr_type = os::java_thread;
thr_type = entry_point == &compiler_thread_entry ? os::compiler_thread :os::java_thread;
os::create_thread(this, thr_type, stack_sz);
}
ThreadFunction entry_point
,就是咱们下面的thread_entry
办法。size_t stack_sz
,示意过程中已有的线程个数。- 这两个参数,都会传递给
os::create_thread
办法,用于创立线程应用。
3.3 os::create_thread
源码:
os_linux.cpp
:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/os/linux/vm/os_linux.cppos_windows.cpp
:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/os/windows/vm/os_windows.cpp
家喻户晓,JVM 是个啥!
,所以它的 OS 服务实现,Liunx 还有 Windows 等,都会实现线程的创立逻辑。这有点像适配器模式
os_linux -> os::create_thread
bool os::create_thread(Thread* thread, ThreadType thr_type, size_t stack_size) {assert(thread->osthread() == NULL, "caller responsible");
// Allocate the OSThread object
OSThread* osthread = new OSThread(NULL, NULL);
// Initial state is ALLOCATED but not INITIALIZED
osthread->set_state(ALLOCATED);
pthread_t tid;
int ret = pthread_create(&tid, &attr, (void* (*)(void*)) java_start, thread);
return true;
}
osthread->set_state(ALLOCATED)
,初始化已调配的状态,但此时并没有初始化。pthread_create
,是类 Unix 操作系统(Unix、Linux、Mac OS X 等)的创立线程的函数。java_start
,重点关注类,是理论创立线程的办法。
3.4 java_start
源码:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/os/linux/vm/os_linux.cpp
static void *java_start(Thread *thread) {
// 线程 ID
int pid = os::current_process_id();
// 设置线程
ThreadLocalStorage::set_thread(thread);
// 设置线程状态:INITIALIZED 初始化实现
osthread->set_state(INITIALIZED);
// 唤醒所有线程
sync->notify_all();
// 循环,初始化状态,则统一期待 wait
while (osthread->get_state() == INITIALIZED) {sync->wait(Mutex::_no_safepoint_check_flag);
}
// 期待唤醒后,执行 run 办法
thread->run();
return 0;
}
- JVM 设置线程状态,INITIALIZED 初始化实现。
sync->notify_all()
,唤醒所有线程。osthread->get_state() == INITIALIZED
,while 循环期待thread->run()
,是期待线程唤醒后,也就是状态变更后,能力执行到。这在咱们的线程执行 UML 图中,也有所体现
4. JVM 启动线程
JVM_ENTRY(void, JVM_StartThread(JNIEnv* env, jobject jthread))
JVMWrapper("JVM_StartThread");
JavaThread *native_thread = NULL;
// 创立线程
native_thread = new JavaThread(&thread_entry, sz);
// 启动线程
Thread::start(native_thread);
JVM_END
JVM_StartThread
中有两步,创立(new JavaThread
)、启动(Thread::start
)。创立的过程聊完了,接下来咱们聊启动。
4.1 Thread::start
源码:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/share/vm/runtime/thread.cpp
void Thread::start(Thread* thread) {trace("start", thread);
if (!DisableStartThread) {if (thread->is_Java_thread()) {java_lang_Thread::set_thread_status(((JavaThread*)thread)->threadObj(),
java_lang_Thread::RUNNABLE);
}
// 不同的 OS 会有不同的启动代码逻辑
os::start_thread(thread);
}
}
- 如果没有禁用线程
DisableStartThread
并且是 Java 线程thread->is_Java_thread()
,那么设置线程状态为RUNNABLE
。 os::start_thread(thread)
,调用线程启动办法。不同的 OS 会有不同的启动代码逻辑
4.2 os::start_thread(thread)
源码:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/share/vm/runtime/os.hpp
void os::start_thread(Thread* thread) {
// guard suspend/resume
MutexLockerEx ml(thread->SR_lock(), Mutex::_no_safepoint_check_flag);
OSThread* osthread = thread->osthread();
osthread->set_state(RUNNABLE);
pd_start_thread(thread);
}
osthread->set_state(RUNNABLE)
,设置线程状态RUNNABLE
pd_start_thread(thread)
,启动线程,这个就由各个 OS 实现类,实现各自零碎的启动办法了。比方,windows 零碎和 Linux 零碎的代码是齐全不同的。
4.3 pd_start_thread(thread)
源码:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/os/linux/vm/os_linux.cpp
void os::pd_start_thread(Thread* thread) {OSThread * osthread = thread->osthread();
assert(osthread->get_state() != INITIALIZED, "just checking");
Monitor* sync_with_child = osthread->startThread_lock();
MutexLockerEx ml(sync_with_child, Mutex::_no_safepoint_check_flag);
sync_with_child->notify();}
- 这部分代码
notify()
最要害,它能够唤醒线程。 - 线程唤醒后,
3.4 中的 thread->run();
就能够继续执行了。
5. JVM 线程回调
5.1 thread->run()[JavaThread::run()]
源码:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/share/vm/runtime/thread.cpp
// The first routine called by a new Java thread
void JavaThread::run() {
// ... 初始化线程操作
thread_main_inner();}
- os_linux.cpp 类中的 java_start 里的 thread->run(),最终调用的就是 thread.cpp 的 JavaThread::run() 办法。
- 这部分还须要持续往下看,
thread_main_inner();
办法。
5.2 thread_main_inner
源码:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/share/vm/runtime/thread.cpp
void JavaThread::thread_main_inner() {if (!this->has_pending_exception() &&
!java_lang_Thread::is_stillborn(this->threadObj())) {
{ResourceMark rm(this);
this->set_native_thread_name(this->get_thread_name());
}
HandleMark hm(this);
this->entry_point()(this, this);
}
DTRACE_THREAD_PROBE(stop, this);
this->exit(false);
delete this;
}
- 这里有你相熟的设置的线程名称,
this->set_native_thread_name(this->get_thread_name())
。 this->entry_point()
,理论调用的就是 3.1 中的 thread_entry 办法。thread_entry
,办法最终会调用到JavaCalls::call_virtual
里的vmSymbols::run_method_name()
。也就是 run() 办法,至此线程启动实现。 终于串回来了!
五、总结
- 线程的启动过程波及到了 JVM 的参加,所以如果没有认真理解过,的确很难从一个本地办法理解的如此透彻。
- 整个源码剖析能够联合着代码调用 UML 时序图进行学习,根本外围过程包含:
Java 创立线程和启动
、调用本地办法 start0()
、JVM 中 JVM_StartThread 的创立和启动
、设置线程状态期待被唤醒
、依据不同的 OS 启动线程并唤醒
、最初回调 run() 办法启动 Java 线程
。 - 有时候可能只是一步很简略的办法,也会有它的深刻之处,当真的懂了当前,就不必死记硬背。如果须要取得以上高清大图,能够增加小傅哥微信(
fustack
),备注:Thread 大图
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