Java读源码之Thread
- 2019 年 10 月 14 日
- 筆記
前言
JDK版本：1.8
阅读了Object的源码，wait和notify方法与线程联系紧密，而且多线程已经是必备知识，那保持习惯，就从多线程的源头Thread类开始读起吧。由于该类比较长，只读重要部分
源码
类声明和重要属性
package java.lang; public class Thread implements Runnable { private volatile String name; // 优先级 private int priority; //是否后台 private boolean daemon = false; /* JVM state */ private boolean stillborn = false; // 要跑的任务 private Runnable target; // 线程组 private ThreadGroup group; // 上下文加载器 private ClassLoader contextClassLoader; // 权限控制上下文 private AccessControlContext inheritedAccessControlContext; // 线程默认名字“Thread-{{ threadInitNumber }}” private static int threadInitNumber; // 局部变量，每个线程拥有各自独立的副本 ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null; // 有时候局部变量需要被子线程继承 ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null; // 线程初始化时申请的JVM栈大小 private long stackSize; // 线程ID private long tid; // 线程init之后的ID private static long threadSeqNumber; // 0就是线程还处于NEW状态，没start private volatile int threadStatus = 0; // 给LockSupport.park用的需要竞争的对象 volatile Object parkBlocker; // 给中断用的需要竞争的对象 private volatile Interruptible blocker; // 线程最小优先级 public final static int MIN_PRIORITY = 1; // 线程默认优先级 public final static int NORM_PRIORITY = 5; // 线程最大优先级 public final static int MAX_PRIORITY = 10;Java线程有几种状态？
// Thread类中的枚举 public enum State { // 线程刚创建出来还没start NEW, // 线程在JVM中运行了，需要去竞争资源，例如CPU RUNNABLE, // 线程等待获取对象监视器锁，损被别人拿着就阻塞 BLOCKED, // 线程进入等待池了，等待觉醒 WAITING, // 指定了超时时间 TIMED_WAITING, // 线程终止 TERMINATED; }下面这个图可以帮助理解Java线程的生命周期，这个图要会画！面试中被问到，当时画的很不专业，难受！
创建
那么线程如何进入初始New状态呢？让我们来看看构造，头皮发麻，怎么有七八个构造，这里只贴了一个
public Thread() { init(null, null, "Thread-" + nextThreadNum(), 0); }还好都是调用init()方法，怕怕的点开了
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name, long stackSize, AccessControlContext acc, boolean inheritThreadLocals) { if (name == null) { throw new NullPointerException("name cannot be null"); } this.name = name; // 获取当前线程，也就是需要被创建线程的爸爸 Thread parent = currentThread(); SecurityManager security = System.getSecurityManager(); if (g == null) { // 通过security获取线程组，其实就是拿的当前线程的组 if (security != null) { g = security.getThreadGroup(); } // 获取当前线程的组，这下确保肯定有线程组了 if (g == null) { g = parent.getThreadGroup(); } } // check一下组是否存在和是否有线程组修改权限 g.checkAccess(); // 子类执行权限检查，子类不能重写一些不是final的敏感方法 if (security != null) { if (isCCLOverridden(getClass())) { security.checkPermission(SUBCLASS_IMPLEMENTATION_PERMISSION); } } // 组里未启动的线程数加1，长时间不启动就会被回收 g.addUnstarted(); // 线程的组，是否后台，优先级，初始全和当前线程一样 this.group = g; this.daemon = parent.isDaemon(); this.priority = parent.getPriority(); if (security == null || isCCLOverridden(parent.getClass())) // 子类重写check没过或者就没有security，这里要check下是不是连装载的权限都没有 this.contextClassLoader = parent.getContextClassLoader(); else this.contextClassLoader = parent.contextClassLoader; // 访问控制上下文初始化 this.inheritedAccessControlContext = acc != null ? acc : AccessController.getContext(); // 任务初始化 this.target = target; // 设置权限 setPriority(priority); // 如果有需要继承的ThreadLocal局部变量就copy一下 if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null) this.inheritableThreadLocals = ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals); // 初始化JVM中待创建线程的栈大小 this.stackSize = stackSize; // threadSeqNumber线程号加1 tid = nextThreadID(); }运行
现在线程已经是NEW状态了，我们还需要调用start方法，让线程进入RUNNABLE状态，真正在JVM中快乐的跑起来，当获得了执行任务所需要的资源后，JVM便会调用target（Runnable）的run方法。
注意：我们永远不要对同一个线程对象执行两次start方法
public synchronized void start() { // 0就是NEW状态 if (threadStatus != 0) throw new IllegalThreadStateException(); // 把当前线程加到线程组的线程数组中，然后nthreads线程数加1，nUnstartedThreads没起的线程数减1 group.add(this); boolean started = false; // 请求资源 try { start0(); started = true; } finally { try { if (!started) { // 起失败啦，把当前线程从线程组的线程数组中删除，然后nthreads减1，nUnstartedThreads加1 group.threadStartFailed(this); } } catch (Throwable ignore) { // start0出问题会自己打印堆栈信息 } } } private native void start0();终止
现在我们的线程已经到RUNNABLE状态了，一切顺利的话任务执行完成，自动进入TERMINATED状态，天有不测风云，我们还会再各个状态因为异常到达TERMINATED状态。
Thread类为我们提供了interrupt方法，可以设置中断标志位，设置了中断之后不一定有影响，还需要满足一定的条件才能发挥作用：
- RUNNABLE状态下
- 默认什么都不会发生，需要代码中循环检查 中断标志位
- WAITING/TIMED_WAITING状态下
- 这两个状态下，会从对象等待池中出来，等拿到监视器锁会抛出InterruptedException异常，然后中断标志位被清空。
- BLOCKED状态下
- 如果线程在等待锁，对线程对象调用interrupt()只是会设置线程的中断标志位，线程依然会处于BLOCKED状态
- NEW/TERMINATE状态下
- 啥也不发生
// 设置别的线程中断 public void interrupt() { if (this != Thread.currentThread()) checkAccess(); // 拿一个可中断对象Interruptible的锁 synchronized (blockerLock) { Interruptible b = blocker; if (b != null) { interrupt0(); // 设置中断标志位 b.interrupt(this); return; } } interrupt0(); } // 获取当前线程中断标志位，然后重置中断标志位 public static boolean interrupted() { return currentThread().isInterrupted(true); } // 检查线程中断标志位 public boolean isInterrupted() { return isInterrupted(false); }等待
主线已经做完了，下面来看下支线任务，同样重要哦。从线程状态图看到，RUNNABLE状态可以变成BLOCKED，WAITING或TIMED_WAITING。
其中BLOCKED主要是同步方法竞争锁等同步资源造成的，而TIMED_WAITING主要是加了超时时间，其他和WAITING的内容差不多，唯一多了一个sleep方法。
sleep
果不其然，sleep方法和Object.wait方法如出一辙，都是调用本地方法，提供毫秒和纳秒两种级别的控制，唯一区别就是，sleep不会放弃任何占用的监视器锁
public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException; // 纳秒级别控制 public static void sleep(long millis, int nanos) throws InterruptedException { if (millis < 0) { throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative"); } if (nanos < 0 || nanos > 999999) { throw new IllegalArgumentException( "nanosecond timeout value out of range"); } if (nanos >= 500000 || (nanos != 0 && millis == 0)) { millis++; } sleep(millis); }join
join方法会让线程进入WAITING，等待另一个线程的终止，整个方法和Object.wait方法也是很像，而且实现中也用到了wait
public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException { long base = System.currentTimeMillis(); long now = 0; if (millis < 0) { throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative"); } if (millis == 0) { // 判断调用join的线程是否活着，这里的活着是指RUNNABLE,BLOCKED,WAITING,TIMED_WAITING这四种状态，如果活着就一直等着，wait(0)意味着无限等 while (isAlive()) { wait(0); } } else { while (isAlive()) { long delay = millis - now; if (delay <= 0) { break; } wait(delay); now = System.currentTimeMillis() - base; } } } // 纳秒级别控制 public final synchronized void join(long millis, int nanos) throws InterruptedException { if (millis < 0) { throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative"); } if (nanos < 0 || nanos > 999999) { throw new IllegalArgumentException( "nanosecond timeout value out of range"); } if (nanos >= 500000 || (nanos != 0 && millis == 0)) { millis++; } join(millis); } public final void join() throws InterruptedException { join(0); }其他方法
yield
告诉操作系统的调度器：我的cpu可以先让给其他线程,但是我占有的同步资源不让。
注意，调度器可以不理会这个信息。这个方法几乎没用，调试并发bug可能能派上用场
public static native void yield();setPriority
有些场景是需要根据线程的优先级来调度的，优先级越大越先执行，最大10，默认5，最小1
public final void setPriority(int newPriority) { ThreadGroup g; checkAccess(); if (newPriority > MAX_PRIORITY || newPriority < MIN_PRIORITY) { throw new IllegalArgumentException(); } if((g = getThreadGroup()) != null) { // 如果设置的优先级，比线程所属线程组中优先级的最大值还大，我们需要更新最大值 if (newPriority > g.getMaxPriority()) { newPriority = g.getMaxPriority(); } // 本地方法 setPriority0(priority = newPriority); } }实践
interrupt()
public class ThreadInterruptTest { /** * 如果我们同时调用了notify和interrupt方法，程序有可能正常执行结束，有可能抛出异常结束, * 原因是不管是因为notify还是interrupt,线程离开了等待池，都需要去竞争锁, * 如果interrupt调用瞬间拿到锁，notify还没有调用，就抛中断异常 * 如果是interrupt调用瞬间拿不到锁，此时中断标志位被重置，然后notify把线程拉到正常轨道，就继续执行不抛中断异常 */ private static void testInterrupt() { Object object = new Object(); Thread thread1 = new Thread(() -> { synchronized (object) { try { object.wait(); System.out.println("我还活着！"); } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); e.printStackTrace(); } } }); thread1.start(); new Thread(() -> { // 只为了演示，实际很少用到这些方法，而且我们在执行中断的同步代码块中最好不要做别的事情，例如这里的notify synchronized (object) { thread1.interrupt(); object.notify(); } }).start(); } public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i <5 ; i++) { ThreadInterruptTest.testInterrupt(); } } } /** * 输出： * 我还活着！ * java.lang.InterruptedException * at java.lang.Object.wait(Native Method) * at java.lang.Object.wait(Object.java:502) * at study.ThreadInterruptTest.lambda$testInterrupt$0(ThreadInterruptTest.java:15) * at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) * java.lang.InterruptedException * at java.lang.Object.wait(Native Method) * at java.lang.Object.wait(Object.java:502) * at study.ThreadInterruptTest.lambda$testInterrupt$0(ThreadInterruptTest.java:15) * at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) * 我还活着！ * java.lang.InterruptedException * at java.lang.Object.wait(Native Method) * at java.lang.Object.wait(Object.java:502) * at study.ThreadInterruptTest.lambda$testInterrupt$0(ThreadInterruptTest.java:15) * at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) * */join()
public class ThreadJoinTest { public static void main(String[] args) { Thread thread1 = new Thread(() -> { System.out.println("你好"); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("你更好！"); }); thread1.start(); new Thread(() -> { System.out.println("你也好"); try { thread1.join(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("你最好！！"); }).start(); } /** * 输出： * 你好 * 你也好 * 你更好！ * 你最好！！ */ }
