作者:小傅哥
博客:https://bugstack.cn

积淀、分享、成长,让本人和别人都能有所播种!

一、前言

对于在校学习期间的计算机、软件工程的学生来说,只有学到 Java 多线程,就开始犯迷糊了!

刚晓得咋关上 IDEA,吃力扒拉的写个 HelloWorld,就要上手搞多线程相对是史诗级了解难度。这货色怎么跑起来的怎么还有一个run办法各种状态是啥意思还要休眠睡一会,纳尼?

以我的学习经验来说,一个知识点是否能疾速承受并学习到,往往是看有没有一个适合的场景和好的例子,来疏导读者学习到这样的技术,就像;

  • Git:上厕所不叫上厕所,叫拉分支!
  • Socket:厕所就是服务器,坑就是端口!
  • 队列:上厕所叫入队列,先进先出!
  • :去厨房叫进栈,后进先出!
  • 架构:三居的格局叫MVC,四居的格局叫DDD!
  • 实践:系统结构设计定的好,有点bug没问题,能改。这就是茅坑跟坐便的区别。

除了有点滋味以外,这回是不记住了,咱们编程写代码的过程和咱们日常生活的例子,往往都是这样能够对应上,有了实在能够涉及的实物,再去理解编程就会更加容易,也很难遗记。

二、给小师妹一个脸红的多线程

一个最开始接触多线程常识的将来500强工程师,也可能须要翻很屡次书、写很多例子、敲很多代码,能力大略了解个7788,不是这常识有多难,次要是例子不好,不进脑子。

那么,接下来咱们模仿鹿鼎记·丽春院,清倌喝茶吟诗聊风月日常。当有达官贵人来时,须要调配清倌给大老爷。两头会有一些期待、叫醒操作。只为让你更好的记住这样的案例,不要想歪喽。清倌人即是只卖艺欢场人,喊麦的。

1. wait & notify 期待和叫醒

案例代码

public class 丽春院 {    public static void main(String[] args) {        老鸨 鸨子 = new 老鸨();        清倌 miss = new 清倌(鸨子);        客官 guest = new 客官(鸨子);        Thread t_miss = new Thread(miss);        Thread t_guest = new Thread(guest);        t_miss.start();        t_guest.start();    }}class 清倌 implements Runnable {    老鸨 鸨子;    public 清倌(老鸨 鸨子) {        this.鸨子 = 鸨子;    }    @Override    public void run() {        int i = 1;        while (true) {            try {                Thread.sleep(1000);            } catch (InterruptedException e1) {                e1.printStackTrace();            }            if (i == 1) {                try {                    鸨子.在岗清倌("苍原野子", "500 日元");                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }            } else {                try {                    鸨子.在岗清倌("花田岗子", "800 日元");                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }            }            i = (i + 1) % 2;        }    }}class 客官 implements Runnable {    老鸨 鸨子;    public 客官(老鸨 鸨子) {        this.鸨子 = 鸨子;    }    @Override    public void run() {        while (true) {            try {                Thread.sleep(1000);            } catch (InterruptedException e1) {                e1.printStackTrace();            }            try {                鸨子.喝茶吟诗聊风月();            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }        }    }}class 老鸨 {    private String 清倌 = null;    private String price = null;    private boolean 工作状态 = true;    public synchronized void 在岗清倌(String 清倌, String price) throws InterruptedException {        if (!工作状态)            wait();//期待        this.清倌 = 清倌;        this.price = price;        工作状态 = false;        notify();//叫醒    }    public synchronized void 喝茶吟诗聊风月() throws InterruptedException {        if (工作状态)            wait();//期待        System.out.println("聊风月:" + 清倌);        System.out.println("茶水费:" + price);        System.out.println("  " + "  " + "  " + "  " + "  " + "  " + "  " + "  " + "  " + "  " + 清倌 + "完事" + "筹备 ... ...");        System.out.println("****************************************");        工作状态 = true;        notify();//叫醒    }}

测试后果

聊风月:苍原野子茶水费:500 日元                    苍原野子完事筹备 ... ...****************************************聊风月:花田岗子茶水费:800 日元                    花田岗子完事筹备 ... ...****************************************聊风月:苍原野子茶水费:500 日元                    苍原野子完事筹备 ... ...****************************************...
  • 小师妹,说看完例子就懂了!
  • 首先这样的例子它贴近于电视剧、影视作品中经常出现的场景。把生存与技术联合后,你会发现本来不好了解的技术点就好了解了!
  • wait 和 notify/nofityall,是一对办法,有一个期待,就会有一个叫醒,否则程序就夯在那不动了。对于这部分会应用到的 synchronized 在之前小傅哥有深刻的源码剖析,讲到它是怎么加锁在对象头的,如果你遗记了能够翻翻看 《synchronized 解毒,分析源码深度剖析!》
  • 理解了根底的例子,接下来在深刻学习线程中的各项技术点,就比拟容易在头脑中带着场景去验证和学习了。

2. yield

yield 办法让出CPU,但不肯定,肯定让出!。这种可能会用在一些同时启动的线程中,依照优先级保障重要线程的执行,也能够是其余一些非凡的业务场景(例如这个线程内容很耗时,又不那么重要,能够放在前面)。

为了验证这个办法,咱们做一个例子:启动50个线程进行,每个线程都进行1000次的加和计算。其中10个线程会执行让出CPU操作。那么,如果让出CPU那10个线程的计算加和工夫都比拟长,阐明的确在进行让出操作。

案例代码

private static volatile Map<String, AtomicInteger> count = new ConcurrentHashMap<>();static class Y implements Runnable {    private String name;    private boolean isYield;    public Y(String name, boolean isYield) {        this.name = name;        this.isYield = isYield;    }    @Override    public void run() {        long l = System.currentTimeMillis();        for (int i = 0; i < 1000; i++) {            if (isYield) Thread.yield();            AtomicInteger atomicInteger = count.get(name);            if (null == atomicInteger) {                count.put(name, new AtomicInteger(1));                continue;            }            atomicInteger.addAndGet(1);            count.put(name, atomicInteger);        }        System.out.println("线程编号:" + name + " 执行实现耗时:" + (System.currentTimeMillis() - l) + " (毫秒)" + (isYield ? "让出CPU----------------------" : "不让CPU"));    }}public static void main(String[] args) {    for (int i = 0; i < 50; i++) {        if (i < 10) {            new Thread(new Y(String.valueOf(i), true)).start();            continue;        }        new Thread(new Y(String.valueOf(i), false)).start();    }}

测试后果

线程编号:10 执行实现耗时:2 (毫秒)不让CPU线程编号:11 执行实现耗时:2 (毫秒)不让CPU线程编号:15 执行实现耗时:1 (毫秒)不让CPU线程编号:14 执行实现耗时:1 (毫秒)不让CPU线程编号:19 执行实现耗时:1 (毫秒)不让CPU线程编号:18 执行实现耗时:1 (毫秒)不让CPU线程编号:22 执行实现耗时:0 (毫秒)不让CPU线程编号:26 执行实现耗时:0 (毫秒)不让CPU线程编号:27 执行实现耗时:1 (毫秒)不让CPU线程编号:30 执行实现耗时:0 (毫秒)不让CPU线程编号:42 执行实现耗时:1 (毫秒)不让CPU线程编号:45 执行实现耗时:1 (毫秒)不让CPU线程编号:43 执行实现耗时:1 (毫秒)不让CPU线程编号:46 执行实现耗时:0 (毫秒)不让CPU线程编号:47 执行实现耗时:0 (毫秒)不让CPU线程编号:35 执行实现耗时:0 (毫秒)不让CPU线程编号:33 执行实现耗时:0 (毫秒)不让CPU线程编号:32 执行实现耗时:0 (毫秒)不让CPU线程编号:41 执行实现耗时:0 (毫秒)不让CPU线程编号:48 执行实现耗时:1 (毫秒)不让CPU线程编号:6 执行实现耗时:15 (毫秒)让出CPU----------------------线程编号:7 执行实现耗时:15 (毫秒)让出CPU----------------------线程编号:49 执行实现耗时:2 (毫秒)不让CPU线程编号:29 执行实现耗时:1 (毫秒)不让CPU线程编号:2 执行实现耗时:17 (毫秒)让出CPU----------------------线程编号:1 执行实现耗时:11 (毫秒)让出CPU----------------------线程编号:4 执行实现耗时:15 (毫秒)让出CPU----------------------线程编号:8 执行实现耗时:12 (毫秒)让出CPU----------------------线程编号:5 执行实现耗时:12 (毫秒)让出CPU----------------------线程编号:9 执行实现耗时:12 (毫秒)让出CPU----------------------线程编号:0 执行实现耗时:21 (毫秒)让出CPU----------------------线程编号:3 执行实现耗时:21 (毫秒)让出CPU----------------------
  • 从测试后果能够看到,那些让出 CPU 的,执行完计算曾经在10毫秒以上,阐明咱们的测试是成果的。

3. join

join 是两个线程的合并吗?不是的!

join 是让线程进入 wait ,当线程执行结束后,会在JVM源码中找到,它执行结束后,其实执行notify,也就是 期待叫醒 操作。

源码:jdk8u_hotspot/blob/master/src/share/vm/runtime/thread.cpp

void JavaThread::exit(bool destroy_vm, ExitType exit_type) {    // Notify waiters on thread object. This has to be done after exit() is called    // on the thread (if the thread is the last thread in a daemon ThreadGroup the    // group should have the destroyed bit set before waiters are notified).    ensure_join(this);}static void ensure_join(JavaThread* thread) {  // 叫醒  java_lang_Thread::set_thread(threadObj(), NULL);  lock.notify_all(thread);}

好的,就是这里!lock.notify_all(thread),执行到这,就对上了。

案例代码

Thread thread = new Thread(() -> {    System.out.println("thread before");    try {        Thread.sleep(3000);    } catch (Exception e) {        e.printStackTrace();    }    System.out.println("thread after");});thread.start();System.out.println("main begin!");thread.join();System.out.println("main end!");

测试后果

main begin!thread beforethread aftermain end!Process finished with exit code 0

首先join() 是一个synchronized办法, 外面调用了wait(),这个过程的目标是让持有这个同步锁的线程进入期待,那么谁持有了这个同步锁呢?答案是主线程,因为主线程调用了threadA.join()办法,相当于在threadA.join()代码这块写了一个同步代码块,谁去执行了这段代码呢,是主线程,所以主线程被wait()了。而后在子线程threadA执行结束之后,JVM会调用lock.notify_all(thread);唤醒持有threadA这个对象锁的线程,也就是主线程,会继续执行。

  • 这部分验证的次要体现就是加了 thread.join() 后,会影响到输入后果。如果不加,main end! 会优先 thread after 提前打印进去。
  • join() 是一个 synchronized 办法,外面调用了 wait() 办法,让持有以后同步锁的线程进入期待状态,也就是主线程。当子线程执行结束后,咱们从源码中能够看到 JVM 调用了 lock.notify_all(thread) 所以唤醒了主线程继续执行。

三、线程启动过程

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。

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:

  1. Thread.c:https://github.com/unofficial-openjdk/openjdk/blob/jdk/jdk/src/java.base/share/native/libjava/Thread.c
  2. jvm.cpp:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/share/vm/prims/jvm.cpp
  3. thread.cpp:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/share/vm/runtime/thread.cpp
  4. os.cpp:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/share/vm/runtime/os.hpp
  5. os_linux.cpp:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/os/linux/vm/os_linux.cpp
  6. os_windows.cpp:https://github.com/JetBrains/jdk8u_hotspot/blob/master/src/os/windows/vm/os_windows.cpp
  7. vmSymbols.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 start0private 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:start0isAliveyieldsleepinterrupt0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.cpp
  • os_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 threadvoid 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!

四、Thread 状态关系

Java 的线程状态形容在枚举类 java.lang.Thread.State 中,共包含如下五种状态:

public enum State {    NEW, RUNNABLE, BLOCKED, WAITING, TIMED_WAITING, TERMINATED;}

这五种状态形容了一个线程的生命周期,其实这种状态码的定义在咱们日常的业务开发中,也经常出现。比方:一个流动的提交、审核、回绝、批改、通过、运行、敞开等,是相似的。那么线程的状态是通过下图的形式进行流转的,如图 20-1

  • New:新创建的一个线程,处于期待状态。
  • Runnable:可运行状态,并不是曾经运行,具体的线程调度各操作系统决定。在 Runnable 中蕴含了 ReadyRunning 两个状态,当线程调用了 start() 办法后,线程则处于就绪 Ready 状态,期待操作系统调配 CPU 工夫片,调配后则进入 Running 运行状态。此外当调用 yield() 办法后,只是谦让的容许以后线程让出CPU,但具体让不让不肯定,由操作系统决定。如果让了,那么以后线程则会处于 Ready 状态持续竞争CPU,直至执行。
  • Timed_waiting:指定工夫内让出CPU资源,此时线程不会被执行,也不会被系统调度,直到等待时间到期后才会被执行。下列办法都能够触发:Thread.sleepObject.waitThread.joinLockSupport.parkNanosLockSupport.parkUntil
  • Wating:可被唤醒的期待状态,此时线程不会被执行也不会被系统调度。此状态能够通过 synchronized 取得锁,调用 wait 办法进入期待状态。最初通过 notify、notifyall 唤醒。下列办法都能够触发:Object.waitThread.joinLockSupport.park
  • Blocked:当产生锁竞争状态下,没有取得锁的线程会处于挂起状态。例如 synchronized 锁,先取得的先执行,没有取得的进入阻塞状态。
  • Terminated:这个是终止状态,从 New 到 Terminated 是不可逆的。个别是程序流程失常完结或者产生了异样。

这里参考枚举State 类的英文正文理解了每一个状态码的含意,接下来咱们去尝试操作线程办法,把这些状态体现进去。

1. NEW

Thread thread = new Thread(() -> {});System.out.println(thread.getState());// NEW
  • 这个状态很简略,就是线程创立还没有启动时就是这个状态。

2. RUNNABLE

Thread thread = new Thread(() -> {});// 启动thread.start();System.out.println(thread.getState());// RUNNABLE
  • 创立的线程启动后 start(),就会进入 RUNNABLE 状态。但此时并不一定在执行,而是说这个线程曾经就绪,能够竞争 CPU 资源。

3. BLOCKED

Object obj = new Object();new Thread(() -> {    synchronized (obj) {        try {            Thread.sleep(10000);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }    }}).start();Thread thread = new Thread(() -> {    synchronized (obj) {        try {            obj.wait();        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }    }});thread.start();while (true) {    Thread.sleep(1000);    System.out.println(thread.getState());}// BLOCKED// BLOCKED// BLOCKED
  • 这段代码略微有点长,次要是为了让两个线程产生锁竞争。
  • 第一个线程,synchronized 获取锁后休眠,不开释锁。
  • 第二个线程,synchronized 获取不到锁,会被挂起。
  • 那么最初的输入后果就会是,BLOCKED

4. WAITING

Object obj = new Object();Thread thread = new Thread(() -> {    synchronized (obj) {        try {            obj.wait();        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }    }});thread.start();while (true) {    Thread.sleep(1000);    System.out.println(thread.getState());}// WAITING// WAITING// WAITING
  • 只有在 synchronized 代码块或者润饰的办法中,调用 wait 办法,又没有被 notify 就会进入 WAITING 状态。
  • 另外 Thread.join 源码中也是调用的 wait 办法,所以也会让线程进入期待状态。

5. TIMED_WAITING

Object obj = new Object();Thread thread = new Thread(() -> {    synchronized (obj) {        try {            Thread.sleep(100000);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }    }});thread.start();while (true) {    Thread.sleep(1000);    System.out.println(thread.getState());}// TIMED_WAITING// TIMED_WAITING// TIMED_WAITING
  • 有了下面状态获取的比照,这个状态的获取就没什么难度了。只有改成 Thread.sleep(100000); 就能够了。

6. TERMINATED

Thread thread = new Thread(() -> {});thread.start();System.out.println(thread.getState());System.out.println(thread.getState());System.out.println(thread.getState());// RUNNABLE// TERMINATED// TERMINATED
  • 这个就比较简单了,只有一个线程运行完,它的生命周期完结了,就进入了 TERMINATED 状态。

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
  • 线程状态和状态的转换也是面试中必问的问题,但除了面试是咱们本人在开发中,如果真的应用线程,是十分有必要理解线程状态是如何转换的。
  • 线程的一些深刻学习都是在调用本地办法,也就是须要理解到JVM层面,能力更加粗浅的见到c++代码是如何实现这部分逻辑的。

六、系列举荐

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  • BATJTMD,大厂招聘,都招什么样Java程序员?