一文讲尽Thread类的源码精髓

　　本文分享自华为云社区《【高并发】Thread类的源码精髓云社区华为云》，作者：冰河。前言
　　最近和一个朋友聊天，他跟我说起了他去XXX公司面试的情况，面试官的一个问题把他打懵了！竟然问他：你经常使用Thread创建线程，那你看过Thread类的源码吗？我这个朋友自然是没看过Thread类的源码，然后，就没有然后了！！！
　　所以，我们学习技术不仅需要知其然，更需要知其所以然，今天，我们就一起来简单看看Thread类的源码。
　　注意：本文是基于JDK1。8来进行分析的。Thread类的继承关系
　　我们可以使用下图来表示Thread类的继承关系。
　　由上图我们可以看出，Thread类实现了Runnable接口，而Runnable在JDK1。8中被FunctionalInterface注解标记为函数式接口，Runnable接口在JDK1。8中的源代码如下所示。FunctionalInterfacepublicinterfaceRunnable｛publicabstractvoidrun（）；｝
　　Runnable接口的源码比较简单，只是提供了一个run（）方法，这里就不再赘述了。
　　接下来，我们再来看看FunctionalInterface注解的源码，如下所示。DocumentedRetention（RetentionPolicy。RUNTIME）Target（ElementType。TYPE）publicinterfaceFunctionalInterface｛｝
　　可以看到，FunctionalInterface注解声明标记在Java类上，并在程序运行时生效。Thread类的源码剖析Thread类定义
　　Thread在java。lang包下，Thread类的定义如下所示。publicclassThreadimplementsRunnable｛加载本地资源
　　打开Thread类后，首先，我们会看到在Thread类的最开始部分，定义了一个静态本地方法registerNatives（），这个方法主要用来注册一些本地系统的资源。并在静态代码块中调用这个本地方法，如下所示。定义registerNatives（）本地方法注册系统资源privatestaticnativevoidregisterNatives（）；static｛在静态代码块中调用注册本地系统资源的方法registerNatives（）；｝Thread中的成员变量
　　Thread类中的成员变量如下所示。当前线程的名称privatevolatileStringname；线程的优先级privateintpriority；privateThreadthreadQ；privatelongeetop；当前线程是否是单步线程privatebooleansinglestep；当前线程是否在后台运行privatebooleandaemonfalse；Java虚拟机的状态privatebooleanstillbornfalse；真正在线程中执行的任务privateRunnabletarget；当前线程所在的线程组privateThreadGroupgroup；当前线程的类加载器privateClassLoadercontextClassLoader；访问控制上下文privateAccessControlContextinheritedAccessControlContext；为匿名线程生成名称的编号privatestaticintthreadInitNumber；与此线程相关的ThreadLocal，这个Map维护的是ThreadLocal类ThreadLocal。ThreadLocalMapthreadLocalsnull；与此线程相关的ThreadLocalThreadLocal。ThreadLocalMapinheritableThreadLocalsnull；当前线程请求的堆栈大小，如果未指定堆栈大小，则会交给JVM来处理privatelongstackSize；线程终止后存在的JVM私有状态privatelongnativeParkEventPointer；线程的idprivatelongtid；用于生成线程idprivatestaticlongthreadSeqNumber；当前线程的状态，初始化为0，代表当前线程还未启动privatevolatileintthreadStatus0；由（私有）java。util。concurrent。locks。LockSupport。setBlocker设置使用java。util。concurrent。locks。LockSupport。getBlocker访问volatileObjectparkBlocker；Interruptible接口中定义了interrupt方法，用来中断指定的线程privatevolatileInterruptibleblocker；当前线程的内部锁privatefinalObjectblockerLocknewObject（）；线程拥有的最小优先级publicfinalstaticintMINPRIORITY1；线程拥有的默认优先级publicfinalstaticintNORMPRIORITY5；线程拥有的最大优先级publicfinalstaticintMAXPRIORITY10；
　　从Thread类的成员变量，我们可以看出，Thread类本质上不是一个任务，它是一个实实在在的线程对象，在Thread类中拥有一个Runnable类型的成员变量target，而这个target成员变量就是需要在Thread线程对象中执行的任务。线程的状态定义
　　在Thread类的内部，定义了一个枚举State，如下所示。publicenumState｛初始化状态NEW，可运行状态，此时的可运行包括运行中的状态和就绪状态RUNNABLE，线程阻塞状态BLOCKED，等待状态WAITING，超时等待状态TIMEDWAITING，线程终止状态TERMINATED；｝
　　这个枚举类中的状态就代表了线程生命周期的各状态。我们可以使用下图来表示线程各个状态之间的转化关系。
　　NEW：初始状态，线程被构建，但是还没有调用start（）方法。RUNNABLE：可运行状态，可运行状态可以包括：运行中状态和就绪状态。BLOCKED：阻塞状态，处于这个状态的线程需要等待其他线程释放锁或者等待进入synchronized。WAITING：表示等待状态，处于该状态的线程需要等待其他线程对其进行通知或中断等操作，进而进入下一个状态。TIMEWAITING：超时等待状态。可以在一定的时间自行返回。TERMINATED：终止状态，当前线程执行完毕。Thread类的构造方法
　　Thread类中的所有构造方法如下所示。publicThread（）｛init（null，null，ThreadnextThreadNum（），0）；｝publicThread（Runnabletarget）｛init（null，target，ThreadnextThreadNum（），0）；｝Thread（Runnabletarget，AccessControlContextacc）｛init（null，target，ThreadnextThreadNum（），0，acc，false）；｝publicThread（ThreadGroupgroup，Runnabletarget）｛init（group，target，ThreadnextThreadNum（），0）；｝publicThread（Stringname）｛init（null，null，name，0）；｝publicThread（ThreadGroupgroup，Stringname）｛init（group，null，name，0）；｝publicThread（Runnabletarget，Stringname）｛init（null，target，name，0）；｝publicThread（ThreadGroupgroup，Runnabletarget，Stringname）｛init（group，target，name，0）；｝publicThread（ThreadGroupgroup，Runnabletarget，Stringname，longstackSize）｛init（group，target，name，stackSize）；｝
　　其中，我们最经常使用的就是如下几个构造方法了。publicThread（）｛init（null，null，ThreadnextThreadNum（），0）；｝publicThread（Runnabletarget）｛init（null，target，ThreadnextThreadNum（），0）；｝publicThread（Stringname）｛init（null，null，name，0）；｝publicThread（ThreadGroupgroup，Stringname）｛init（group，null，name，0）；｝publicThread（Runnabletarget，Stringname）｛init（null，target，name，0）；｝publicThread（ThreadGroupgroup，Runnabletarget，Stringname）｛init（group，target，name，0）；｝
　　通过Thread类的源码，我们可以看出，Thread类在进行初始化的时候，都是调用的init（）方法，接下来，我们看看init（）方法是个啥。init（）方法privatevoidinit（ThreadGroupg，Runnabletarget，Stringname，longstackSize）｛init（g，target，name，stackSize，null，true）；｝privatevoidinit（ThreadGroupg，Runnabletarget，Stringname，longstackSize，AccessControlContextacc，booleaninheritThreadLocals）｛线程的名称为空，抛出空指针异常if（namenull）｛thrownewNullPointerException（namecannotbenull）；｝this。namename；ThreadparentcurrentThread（）；获取系统安全管理器SecurityManagersecuritySystem。getSecurityManager（）；线程组为空if（gnull）｛获取的系统安全管理器不为空if（security！null）｛从系统安全管理器中获取一个线程分组gsecurity。getThreadGroup（）；｝线程分组为空，则从父线程获取if（gnull）｛gparent。getThreadGroup（）；｝｝检查线程组的访问权限g。checkAccess（）；检查权限if（security！null）｛if（isCCLOverridden（getClass（）））｛security。checkPermission（SUBCLASSIMPLEMENTATIONPERMISSION）；｝｝g。addUnstarted（）；当前线程继承父线程的相关属性this。groupg；this。daemonparent。isDaemon（）；this。priorityparent。getPriority（）；if（securitynullisCCLOverridden（parent。getClass（）））this。contextClassLoaderparent。getContextClassLoader（）；elsethis。contextClassLoaderparent。contextClassLoader；this。inheritedAccessControlContextacc！null？acc：AccessController。getContext（）；this。targettarget；setPriority（priority）；if（inheritThreadLocalsparent。inheritableThreadLocals！null）this。inheritableThreadLocalsThreadLocal。createInheritedMap（parent。inheritableThreadLocals）；StashthespecifiedstacksizeincasetheVMcaresthis。stackSizestackSize；设置线程idtidnextThreadID（）；｝
　　Thread类中的构造方法是被创建Thread线程的线程调用的，此时，调用Thread的构造方法创建线程的线程就是父线程，在init（）方法中，新创建的Thread线程会继承父线程的部分属性。run（）方法
　　既然Thread类实现了Runnable接口，则Thread类就需要实现Runnable接口的run（）方法，如下所示。Overridepublicvoidrun（）｛if（target！null）｛target。run（）；｝｝
　　可以看到，Thread类中的run（）方法实现非常简单，只是调用了Runnable对象的run（）方法。所以，真正的任务是运行在run（）方法中的。另外，
　　需要注意的是：直接调用Runnable接口的run（）方法不会创建新线程来执行任务，如果需要创建新线程执行任务，则需要调用Thread类的start（）方法。start（）方法publicsynchronizedvoidstart（）｛线程不是初始化状态，则直接抛出异常if（threadStatus！0）thrownewIllegalThreadStateException（）；添加当前启动的线程到线程组group。add（this）；标记线程是否已经启动booleanstartedfalse；try｛调用本地方法启动线程start0（）；将线程是否启动标记为truestartedtrue；｝finally｛try｛线程未启动成功if（！started）｛将线程在线程组里标记为启动失败group。threadStartFailed（this）；｝｝catch（Throwableignore）｛donothing。Ifstart0threwaThrowablethenitwillbepassedupthecallstack｝｝｝privatenativevoidstart0（）；
　　从start（）方法的源代码，我们可以看出：
　　start（）方法使用synchronized关键字修饰，说明start（）方法是同步的，它会在启动线程前检查线程的状态，如果不是初始化状态，则直接抛出异常。所以，一个线程只能启动一次，多次启动是会抛出异常的。
　　这里，
　　也是面试的一个坑：面试官：【问题一】能不能多次调用Thread类的start（）方法来启动线程吗？【问题二】多次调用Thread线程的start（）方法会发生什么？【问题三】为什么会抛出异常？
　　调用start（）方法后，新创建的线程就会处于就绪状态（如果没有分配到CPU执行），当有空闲的CPU时，这个线程就会被分配CPU来执行，此时线程的状态为运行状态，JVM会调用线程的run（）方法执行任务。sleep（）方法
　　sleep（）方法可以使当前线程休眠，其代码如下所示。本地方法，真正让线程休眠的方法publicstaticnativevoidsleep（longmillis）throwsInterruptedException；publicstaticvoidsleep（longmillis，intnanos）throwsInterruptedException｛if（millis0）｛thrownewIllegalArgumentException（timeoutvalueisnegative）；｝if（nanos0nanos999999）｛thrownewIllegalArgumentException（nanosecondtimeoutvalueoutofrange）；｝if（nanos500000（nanos！0millis0））｛millis；｝调用本地方法sleep（millis）；｝
　　sleep（）方法会让当前线程休眠一定的时间，这个时间通常是毫秒值，这里需要注意的是：
　　调用sleep（）方法使线程休眠后，线程不会释放相应的锁。join（）方法
　　join（）方法会一直等待线程超时或者终止，代码如下所示。publicfinalsynchronizedvoidjoin（longmillis）throwsInterruptedException｛longbaseSystem。currentTimeMillis（）；longnow0；if（millis0）｛thrownewIllegalArgumentException（timeoutvalueisnegative）；｝if（millis0）｛while（isAlive（））｛wait（0）；｝｝else｛while（isAlive（））｛longdelaymillisnow；if（delay0）｛break；｝wait（delay）；nowSystem。currentTimeMillis（）base；｝｝｝publicfinalsynchronizedvoidjoin（longmillis，intnanos）throwsInterruptedException｛if（millis0）｛thrownewIllegalArgumentException（timeoutvalueisnegative）；｝if（nanos0nanos999999）｛thrownewIllegalArgumentException（nanosecondtimeoutvalueoutofrange）；｝if（nanos500000（nanos！0millis0））｛millis；｝join（millis）；｝publicfinalvoidjoin（）throwsInterruptedException｛join（0）；｝
　　join（）方法的使用场景往往是启动线程执行任务的线程，调用执行线程的join（）方法，等待执行线程执行任务，直到超时或者执行线程终止。interrupt（）方法
　　interrupt（）方法是中断当前线程的方法，它通过设置线程的中断标志位来中断当前线程。此时，如果为线程设置了中断标志位，可能会抛出InteruptedExeption异常，同时，会清除当前线程的中断状态。这种方式中断线程比较安全，它能使正在执行的任务执行能够继续执行完毕，而不像stop（）方法那样强制线程关闭。代码如下所示。publicvoidinterrupt（）｛if（this！Thread。currentThread（））checkAccess（）；synchronized（blockerLock）｛Interruptiblebblocker；if（b！null）｛interrupt0（）；Justtosettheinterruptflagb。interrupt（this）；return；｝｝调用本地方法中断线程interrupt0（）；｝privatenativevoidinterrupt0（）；总结
　　作为技术人员，要知其然，更要知其所以然，我那个朋友技术本身不错，各种框架拿来就用，基本没看过常用的框架源码和JDK中常用的API，属于那种CRUD型程序员，这次面试就栽在了一个简单的Thread类上，所以，大家在学会使用的时候，一定要了解下底层的实现才好啊！
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