线程基础知识复习
并发相关Java包
- 涉及到的包内容
- java.util.concurrent
- java.util.concurrent.atomic
- java.util.concurrent.locks
JUC包创始人 Doug Lea
start线程解读
- 初始程序
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(() ->{
},"t1");
t1.start();
}
//start
public synchronized void start() {
/**
* This method is not invoked for the main method thread or "system"
* group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
* to this method in the future may have to also be added to the VM.
*
* A zero status value corresponds to state "NEW".
*/
if (threadStatus != 0)
throw new IllegalThreadStateException();
/* Notify the group that this thread is about to be started
* so that it can be added to the group's list of threads
* and the group's unstarted count can be decremented. */
group.add(this);
boolean started = false;
try {
start0();
started = true;
} finally {
try {
if (!started) {
group.threadStartFailed(this);
}
} catch (Throwable ignore) {
/* do nothing. If start0 threw a Throwable then
it will be passed up the call stack */
}
}
}
由以上代码可知：
1、Thread类在被加载的时候，首先会执行静态代码块，调用本地方法registerNatives去注册所有的本地方法。
2、在new Thread的过程中会执行如下核心逻辑：
1）设置线程的名字。
2）获取调用线程是否是守护线程及优先级并设置到当前线程。
3）设置线程的执行体到线程对象中。
4）最后重新设置优先级
3、然后执行start方法执行线程体，调用本地方法start0执行线程体。
综上所述，我们可以清楚知道，本地线程的创建和java线程与本地线程的映射的逻辑是在native层完成的。据此我们主要分析两个native方法的执行逻辑：
1）registerNatives ：所有本地方法的注册。
2）start0 ：创建本地线程并执行java线程体。
native方法就是一个Java调用非Java代码的接口。一个native方法是指该方法的实现由非Java语言实现，比如用C或C++实现。
private native void start0();//start0是一个native方法
native调用了本地方法，我们可以通过下载官网OpenJDK查看其源码
Native层的实现
native层由jdk实现，据此我们需要翻越jdk的源码，我用的openjdk1.8源码。
那么在java层线程对应的实现在 Thread.java，同样在natvie层叫Thread.c
openjdk/jdk/src/share/native/java/lang/Thread.c
#define THD "Ljava/lang/Thread;"
#define OBJ "Ljava/lang/Object;"
#define STE "Ljava/lang/StackTraceElement;"
#define STR "Ljava/lang/String;"
#define ARRAY_LENGTH(a) (sizeof(a)/sizeof(a[0]))
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},
{"countStackFrames", "()I", (void *)&JVM_CountStackFrames},
{"interrupt0", "()V", (void *)&JVM_Interrupt},
{"isInterrupted", "(Z)Z", (void *)&JVM_IsInterrupted},
{"holdsLock", "(" OBJ ")Z", (void *)&JVM_HoldsLock},
{"getThreads", "()[" THD, (void *)&JVM_GetAllThreads},
{"dumpThreads", "([" THD ")[[" STE, (void *)&JVM_DumpThreads},
{"setNativeName", "(" STR ")V", (void *)&JVM_SetNativeThreadName},
};
#undef THD
#undef OBJ
#undef STE
#undef STR
JNIEXPORT void JNICALL
Java_java_lang_Thread_registerNatives(JNIEnv *env, jclass cls)
{
(*env)->RegisterNatives(env, cls, methods, ARRAY_LENGTH(methods));
}
由以上代码可以看到所有Thread.java中的本地方法都在这里注册。好，接下来我们看start0的本地实现JVM_StartThread
openjdk/hotspot/src/share/vm/prims/jvm.cpp
JVM_ENTRY(void, JVM_StartThread(JNIEnv* env, jobject jthread))
JVMWrapper("JVM_StartThread");
JavaThread *native_thread = NULL;
{
//此处省略若干代码 ……
//创建本地线程，用与包装java线程与内线线程
native_thread = new JavaThread(&thread_entry, sz);
//此处省略若干代码 ……
}
//启动本地线程
Thread::start(native_thread);
JVM_END
继续追进 new JavaThread(&thread_entry, sz);
/home/wangzijie/code2/openjdk/hotspot/src/share/vm/runtime/thread.cpp
JavaThread::JavaThread(ThreadFunction entry_point, size_t stack_sz) :
Thread()
{
//此处省略若干代码 ……
//此时调用和os平台相关的线程创建实现
os::create_thread(this, thr_type, stack_sz);
//此处省略若干代码 ……
}
继续追追进去 os::create_thread(this, thr_type, stack_sz); 我们选择linux的线程实现
openjdk/hotspot/src/os/linux/vm/os_linux.cpp
bool os::create_thread(Thread* thread, ThreadType thr_type, size_t stack_size) {
//此处省略若干代码 ……
// Allocate the OSThread object 创建 os线程对象
OSThread* osthread = new OSThread(NULL, NULL);
if (osthread == NULL) {
return false;
}
//此处省略若干代码 ……
// set the correct thread state
osthread->set_thread_type(thr_type);
//此处省略若干代码 ……
// Initial state is ALLOCATED but not INITIALIZED
osthread->set_state(ALLOCATED);
//此处省略若干代码 ……
thread->set_osthread(osthread);
//此处省略若干代码 ……
// 初始化线程创建参数
pthread_attr_t attr;
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
//此处省略若干代码 ……
pthread_t tid;
//到这里我们可以看到熟悉的glibc线程创函数pthread_create，到此真正的native线程就创建出来了，javastart是线程的执行入口函数
int ret = pthread_create(&tid, &attr, (void* (*)(void*)) java_start, thread);
//此处省略若干代码 ……
pthread_attr_destroy(&attr);
// 设置native线程与osthread设置关联
osthread->set_pthread_id(tid);
//此处省略若干代码 ……
}
继续追进 java_start
openjdk/hotspot/src/os/linux/vm/os_linux.cpp
static void *java_start(Thread *thread) {
{
//此处省略若干代码 ……
// 设置线程状态为INITIALIZED
osthread->set_state(INITIALIZED);
sync->notify_all();
//此处省略若干代码 ……
// 注意这里由于创建线程的时候设置了状态为INITIALIZED，此处会一直阻塞，这也就是java线程创建完以后的状态,并不是立马执行
while (osthread->get_state() == INITIALIZED) {
sync->wait(Mutex::_no_safepoint_check_flag);
}
}
//此处省略若干代码 ……
// 执行线程，此处会执行java线程体的内容也就是Runnable的实现
thread->run();
return 0;
}
好了，到这里java线程的创建与执行基本已经分析完了，但是还差一点，那就是上面的代码的阻塞何时解除？因为解除阻塞以后才能执行thread->run，进而执行Runnable的的实现，真正执行我们的java代码。要回答这个问题我们需要往前看，还记得本地线程创建的入口吗
openjdk/hotspot/src/share/vm/prims/jvm.cpp
JVM_ENTRY(void, JVM_StartThread(JNIEnv* env, jobject jthread))
JVMWrapper("JVM_StartThread");
JavaThread *native_thread = NULL;
{
//此处省略若干代码 ……
//创建本地线程，用与包装java线程与内线线程
native_thread = new JavaThread(&thread_entry, sz);
//此处省略若干代码 ……
}
//启动本地线程
Thread::start(native_thread);
JVM_END
这里的 Thread::start(native_thread); 我们追进去看一下
openjdk/hotspot/src/share/vm/runtime/thread.cpp
void Thread::start(Thread* thread) {
trace("start", thread);
if (!DisableStartThread) {
if (thread->is_Java_thread()) {
//设置线程的状态为RUNNABLE解除阻塞执行run
java_lang_Thread::set_thread_status(((JavaThread*)thread)->threadObj(),
java_lang_Thread::RUNNABLE);
}
os::start_thread(thread);
}
}
这里的Thread::start会解除线程的阻塞进而执行run方法
Java多线程相关概念
1把锁
2个并（并发和并行）
- 并行就是两个任务同时运行,就是甲任务进行的同时,乙任务也在进行(需要多核CPU)
- 并发是指两个任务都请求运行,而处理器只能接收一个任务,就是把这两个任务安排轮流进行,由于时间间隔较短,使人感觉两个任务都在运行(12306抢票的案例)
3个程（进程 线程 管程）
进程
系统中运行的一个应用程序就是一个进程，每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源。
线程
也被称为轻量级进程，在同一个进程内基本会有1一个或多个线程，是大多数操作系统进行调度的基本单元。
管程
Monitor（监视器），也就是我们平时说的锁
Monitor其实是一种同步机制，他的义务是保证（同一时间）只有一个线程可以访问被保护的数据和代码。
JVM中同步是基于进入和退出监视器对象(Monitor,管程对象)来实现的，每个对象实例都会有一个Monitor对象，
Monitor对象会和Java对象一同创建并销毁，它底层是由C++语言来实现的。
进程VS线程
进程是…，线程是…，进程和线程的最大不同在于进程基本上是独立的，而线程不一定，线程共享方法区和堆，线程私有****栈、本地方法栈和程序计数器
用户线程和守护线程
Java线程分为用户线程和守护线程
- 线程的daemon属性为
- true表示是守护线程
- false表示是用户线程
[
](https://blog.csdn.net/dolpin_ink/article/details/125082584)
用户线程
是系统的工作线程，它会完成这个程序需要完成的业务操作
守护线程
是一种特殊的线程，为其他线程服务的，在后台默默地完成一些系统性的服务，比如垃圾回收线程。
总结
public class DaemonDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Thread t1 = new Thread(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 开始运行，"+(Thread.currentThread().isDaemon() ? "守护线程":"用户线程"));
while (true) {
}
}, "t1");
//线程的daemon属性为true表示是守护线程，false表示是用户线程
//---------------------------------------------
t1.setDaemon(true);
//-----------------------------------------------
t1.start();
//3秒钟后主线程再运行
try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
System.out.println("----------main线程运行完毕");
}
}
两种情况
- 未加t1.setDaemon(true);，默认是用户线程，他会继续运行，所以灯亮着
- 加了t1.setDaemon(true);是守护线程，当用户线程main方法结束后自动退出了
-
守护线程作为一个服务线程，没有服务对象就没有必要继续运行了，如果用户线程全部结束了，意味着程序需要完成的业务操作已经结束了，系统可退出了。假如当系统只剩下守护线程的时候，java虚拟机会自动退出。
-
setDaemon(true)方法必须在start()之前设置，否则报IIIegalThreadStateException异常
