死磕Java線程—Thread

深入瞭解Thread常用方法。

這篇博客呢沒什麼技術含量，本來Thread源碼並不在我最近的學習範圍內，只是發現線程池的源碼看太不懂（畢竟還沒怎麼用過），所以想着先看看簡單點的Thread，在這裏呢只列舉出了Thread中常用的方法源碼。

在正式看源碼之前，先來看一段小程序吧

interface MyRunnable{
	void run();
}

class MyThread implements MyRunnable{
	private MyRunnable target;
	@Override
	public void run() {
		if(target!=null) 
			target.run();
	}
	public void start() {
		this.run();
	}
	public MyThread(MyRunnable target) {
		this.target=target;
	}
}

public class Run implements MyRunnable{
	@Override
	public void run() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("Run");
	}
	public static void main(String[] args) {
		MyThread myThread=new MyThread(new Run());
		myThread.start();
	}
}

程序分析：用過Thread就知道，上面這段程序的目的是：模仿Thread調用start()方法。

沒錯，任何一個Java程序員都會告訴你：創建一個新線程，我們只需要實現Runnable接口，然後實現該接口要求實現的方法run()，最後由Thread實例調用start()方法就可以了。只需要知道在start()方法內部會對run()方法進行調用。事實也是這樣。

源碼分析

1、start()

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) {
                /* do nothing. If start0 threw a Throwable then
                  it will be passed up the call stack */
            }
        }
    }

源碼分析：

當調用start()時，首先會判斷threadStatus—線程狀態，防止重複啓動同一線程

/*
     * Java thread status for tools, default indicates thread 'not yet started'
     */
private volatile int threadStatus;

根據源碼註釋，該值用於記錄線程是否已經被啓動。0表示沒有啓動。默認爲0。若判斷到threadStatus不等於0，則拋出異常IllegalThreadStateException

接下來調用group.add(this);將該線程添加到隊列中，group是一個ThreadGroup對象

void add(Thread t) {
        synchronized (this) {
            if (destroyed) {
                throw new IllegalThreadStateException();
            }
            if (threads == null) {
                threads = new Thread[4];
            } else if (nthreads == threads.length) {
                threads = Arrays.copyOf(threads, nthreads * 2);
            }
            threads[nthreads] = t;

            nthreads++;

            nUnstartedThreads--;
        }
    }

ThreadGroup的本質就是一個數組，用於存放創建好的線程數，該數組的默認大小爲4，當線程數超過4時，會調用數組工具類Arrays.copyOf()來爲數組擴容，一次性擴大爲原來的兩倍

接着用變量started來標識線程是否成功創建。調用了start0()來在本地機器中開闢一個線程，若成功創建，則started標識爲true，若創建失敗，將該線程從數組中移除

private native void start0();

start0()是一個本地方法，在本地機器上開闢了一個新線程的同時會調用run()方法執行對應的工作

2、run()

@Override
    public void run() {
        if (target != null) {
            target.run();
        }
    }

源碼分析：

這個比較簡單了，run()方法是在接口Runnable中定義的，Thread實現了Runnable

public class Thread implements Runnable {...}

target是一個Runnable引用，它的值是通過構造方法中傳進來的，通過該接口對象調用其實現類的run()方法

public Thread(Runnable target) {
        this(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
    }

3、sleep(),yield()

public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;

public static native void yield();

源碼分析：

這兩個方法都是本地方法，調用兩方法都涉及到一個對象的鎖。常常和wait()一起做比較，爲了更好的理解，先來看線程的狀態有哪些吧。

4、獲得線程的狀態getState()

public enum State {

        NEW,

        RUNNABLE,

        BLOCKED,

        WAITING,

        TIMED_WAITING,

        TERMINATED;
    }

源碼分析：

State是一個枚舉，是Thread的內部類，用來表示線程的狀態。從源碼來看，線程的狀態可以分爲New（新創建），Runnable（可運行），Block（阻塞），Waiting（等待），Timed Waiting（計時等待），Terminated（被終止）六種

要獲得一個線程的狀態可以調用getState()，Thread中getState()的實現

public State getState() {
        // get current thread state
        return jdk.internal.misc.VM.toThreadState(threadStatus);
    }

繼續深入到jdk.internal.misc.VM.toThreadState(threadStatus);該方法位於VM類

public static Thread.State toThreadState(int threadStatus) {
        if ((threadStatus & JVMTI_THREAD_STATE_RUNNABLE) != 0) {
            return RUNNABLE;
        } else if ((threadStatus & JVMTI_THREAD_STATE_BLOCKED_ON_MONITOR_ENTER) != 0) {
            return BLOCKED;
        } else if ((threadStatus & JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_INDEFINITELY) != 0) {
            return WAITING;
        } else if ((threadStatus & JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_WITH_TIMEOUT) != 0) {
            return TIMED_WAITING;
        } else if ((threadStatus & JVMTI_THREAD_STATE_TERMINATED) != 0) {
            return TERMINATED;
        } else if ((threadStatus & JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE) == 0) {
            return NEW;
        } else {
            return RUNNABLE;
        }
    }

6、最後再來說說sleep(),yield(),wait()

• sleep()和yield()都是Thread中的方法
• wait()是Object中的方法
• 通過調用sleep(milliseconds)可以使任務進入休眠狀態，在這種情況下，任務在指定的時間內不會運行
• 通過調用yield()可以告訴線程調用機制，自己已經完成了最重要的任務，接下來可以把CPU時間片段分配給其他線程了
• 通過調用wait()可以使線程掛起。直到線程得到了notify()或notifyAll()消息，線程才進入就緒狀態
• 調用sleep()的時候，對象的鎖並沒有被釋放，yield()也屬於這種情況，意味着其他線程仍然不能獲得這個鎖
• 調用wait()的時候，對象的鎖會被釋放，意味着另一個線程可以獲得這個鎖

關於sleep(),yield(),wait()與線程狀態以及鎖的關係，用一張圖表示