前言
Java中的執行緒是使用Thread類實現的，Thread在初學Java的時候就學過了，也在實踐中用過，不過一直沒從原始碼的角度去看過它的實現，今天從原始碼的角度出發，再次學習Java Thread，願此後對Thread的實踐更加得心應手。
從註釋開始
相信閱讀過JDK原始碼的同學都能感受到JDK原始碼中有非常詳盡的註釋，閱讀某個類的原始碼應當先看看註釋對它的介紹，註釋原文就不貼了，以下是我對它的總結：
-
Thread是程式中執行的執行緒，Java虛擬機器允許應用程式同時允許多個執行執行緒 - 每個執行緒都有優先順序的概念，具有較高優先順序的執行緒優先於優先順序較低的執行緒執行
- 每個執行緒都可以被設定為守護執行緒
- 當在某個執行緒中執行的程式碼建立一個新的
Thread物件時，新的執行緒優先順序跟建立執行緒一致 -
當
Java虛擬機器啟動的時候都會啟動一個叫做main的執行緒，它沒有守護執行緒，main執行緒會繼續執行，直到以下情況傳送-
Runtime類的退出方法exit被呼叫並且安全管理器允許進行退出操作 - 所有非守護執行緒均已死亡，或者
run方法執行結束正常返回結果，或者run方法丟擲異常
-
-
建立執行緒第一種方式：繼承
Thread類，重寫run方法//定義執行緒類 class PrimeThread extends Thread { long minPrime; PrimeThread(long minPrime) { this.minPrime = minPrime; } public void run() { // compute primes larger than minPrime . . . } } //啟動執行緒 PrimeThread p = new PrimeThread(143); p.start(); -
建立執行緒第二種方式：實現
Runnable介面，重寫run方法，因為Java的單繼承限制，通常使用這種方式建立執行緒更加靈活//定義執行緒 class PrimeRun implements Runnable { long minPrime; PrimeRun(long minPrime) { this.minPrime = minPrime; } public void run() { // compute primes larger than minPrime . . . } } //啟動執行緒 PrimeRun p = new PrimeRun(143); new Thread(p).start(); - 建立執行緒時可以給執行緒指定名字，如果沒有指定，會自動為它生成名字
- 除非另有說明，否則將
null引數傳遞給Thread類中的建構函式或方法將導致丟擲NullPointerException
Thread 常用屬性
閱讀一個Java類，先從它擁有哪些屬性入手：
//執行緒名稱，建立執行緒時可以指定執行緒的名稱
private volatile String name;
//執行緒優先順序，可以設定執行緒的優先順序
private int priority;
//可以配置執行緒是否為守護執行緒，預設為false
private boolean daemon = false;
//最終執行執行緒任務的`Runnable`
private Runnable target;
//描述執行緒組的類
private ThreadGroup group;
//此執行緒的上下文ClassLoader
private ClassLoader contextClassLoader;
//所有初始化執行緒的數目，用於自動編號匿名執行緒，當沒有指定執行緒名稱時，會自動為其編號
private static int threadInitNumber;
//此執行緒請求的堆疊大小，如果建立者沒有指定堆疊大小，則為0。, 虛擬機器可以用這個數字做任何喜歡的事情。, 一些虛擬機器會忽略它。
private long stackSize;
//執行緒id
private long tid;
//用於生成執行緒ID
private static long threadSeqNumber;
//執行緒狀態
private volatile int threadStatus = 0;
//執行緒可以擁有的最低優先順序
public final static int MIN_PRIORITY = 1;
//分配給執行緒的預設優先順序。
public final static int NORM_PRIORITY = 5;
//執行緒可以擁有的最大優先順序
public final static int MAX_PRIORITY = 10;所有的屬性命名都很語義化，其實已看名稱基本就猜到它是幹嘛的了，難度不大～～
Thread 構造方法
瞭解了屬性之後，看看Thread例項是怎麼構造的？先預覽下它大致有多少個構造方法：
檢視每個構造方法內部原始碼，發現均呼叫的是名為init的私有方法，再看init方法有兩個過載，而其核心方法如下：
/**
* Initializes a Thread.
*
* @param g 執行緒組
* @param target 最終執行任務的 `run()` 方法的物件
* @param name 新執行緒的名稱
* @param stackSize 新執行緒所需的堆疊大小，或者 0 表示要忽略此引數
* @param acc 要繼承的AccessControlContext，如果為null，則為 AccessController.getContext()
* @param inheritThreadLocals 如果為 true，從構造執行緒繼承可繼承的執行緒區域性的初始值
*/
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
long stackSize, AccessControlContext acc,
boolean inheritThreadLocals) {
//執行緒名稱為空，直接丟擲空指標異常
if (name == null) {
throw new NullPointerException("name cannot be null");
}
//初始化當前執行緒物件的執行緒名稱
this.name = name;
//獲取當前正在執行的執行緒為父執行緒
Thread parent = currentThread();
//獲取系統安全管理器
SecurityManager security = System.getSecurityManager();
//如果執行緒組為空
if (g == null) {
//如果安全管理器不為空
if (security != null) {
//獲取SecurityManager中的執行緒組
g = security.getThreadGroup();
}
//如果獲取的執行緒組還是為空
if (g == null) {
//則使用父執行緒的執行緒組
g = parent.getThreadGroup();
}
}
//檢查安全許可權
g.checkAccess();
//使用安全管理器檢查是否有許可權
if (security != null) {
if (isCCLOverridden(getClass())) {
security.checkPermission(SUBCLASS_IMPLEMENTATION_PERMISSION);
}
}
//執行緒組中標記未啟動的執行緒數+1，這裡方法是同步的，防止出現執行緒安全問題
g.addUnstarted();
//初始化當前執行緒物件的執行緒組
this.group = g;
//初始化當前執行緒物件的是否守護執行緒屬性，注意到這裡初始化時跟父執行緒一致
this.daemon = parent.isDaemon();
//初始化當前執行緒物件的執行緒優先順序屬性，注意到這裡初始化時跟父執行緒一致
this.priority = parent.getPriority();
//這裡初始化類載入器
if (security == null || isCCLOverridden(parent.getClass()))
this.contextClassLoader = parent.getContextClassLoader();
else
this.contextClassLoader = parent.contextClassLoader;
this.inheritedAccessControlContext =
acc != null ? acc : AccessController.getContext();
//初始化當前執行緒物件的最終執行任務物件
this.target = target;
//這裡再對執行緒的優先順序欄位進行處理
setPriority(priority);
if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)
this.inheritableThreadLocals =
ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
//初始化當前執行緒物件的堆疊大小
this.stackSize = stackSize;
//初始化當前執行緒物件的執行緒ID，該方法是同步的，內部實際上是threadSeqNumber++
tid = nextThreadID();
}另一個過載init私有方法如下，實際上內部呼叫的是上述init方法：
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
long stackSize) {
init(g, target, name, stackSize, null, true);
}接下來看看所有構造方法：
-
空構造方法
public Thread() { init(null, null, "Thread-" + nextThreadNum(), 0); }內部呼叫的是
init第二個過載方法，引數基本都是預設值，執行緒名稱寫死為"Thread-" + nextThreadNum()格式，nextThreadNum()為一個同步方法，內部維護一個靜態屬性表示執行緒的初始化數量+1：private static int threadInitNumber; private static synchronized int nextThreadNum() { return threadInitNumber++; } -
自定義執行任務
Runnable物件的構造方法public Thread(Runnable target) { init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0); }與第一個構造方法區別在於可以自定義
Runnable物件 -
自定義執行任務
Runnable物件和AccessControlContext物件的構造方法Thread(Runnable target, AccessControlContext acc) { init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0, acc, false); } -
自定義執行緒組
ThreadGroup和執行任務Runnable物件的構造方法public Thread(ThreadGroup group, Runnable target) { init(group, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0); } -
自定義執行緒名稱
name的構造方法public Thread(String name) { init(null, null, name, 0); } -
自定義執行緒組
ThreadGroup和執行緒名稱name的構造方法public Thread(ThreadGroup group, String name) { init(group, null, name, 0); } -
自定義執行任務
Runnable物件和執行緒名稱name的構造方法public Thread(Runnable target, String name) { init(null, target, name, 0); } -
自定義執行緒組
ThreadGroup和執行緒名稱name和執行任務Runnable物件的構造方法public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name) { init(group, target, name, 0); } -
全部屬性都是自定義的構造方法
public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name, long stackSize) { init(group, target, name, stackSize); }
Thread提供了非常靈活的過載構造方法，方便開發者自定義各種引數的Thread物件。
常用方法
這裡記錄一些比較常見的方法吧，對於Thread中存在的一些本地方法，我們暫且不用管它～
設定執行緒名稱
設定執行緒名稱，該方法為同步方法，為了防止出現執行緒安全問題，可以手動呼叫Thread的例項方法設定名稱，也可以在構造Thread時在構造方法中傳入執行緒名稱，我們通常都是在構造引數時設定
public final synchronized void setName(String name) {
//檢查安全許可權
checkAccess();
//如果形參為空，丟擲空指標異常
if (name == null) {
throw new NullPointerException("name cannot be null");
}
//給當前執行緒物件設定名稱
this.name = name;
if (threadStatus != 0) {
setNativeName(name);
}
}獲取執行緒名稱
內部直接返回當前執行緒物件的名稱屬性
public final String getName() {
return name;
}啟動執行緒
public synchronized void start() {
//如果不是剛建立的執行緒，丟擲異常
if (threadStatus != 0)
throw new IllegalThreadStateException();
//通知執行緒組，當前執行緒即將啟動，執行緒組當前啟動執行緒數+1，未啟動執行緒數-1
group.add(this);
//啟動標識
boolean started = false;
try {
//直接呼叫本地方法啟動執行緒
start0();
//設定啟動標識為啟動成功
started = true;
} finally {
try {
//如果啟動呢失敗
if (!started) {
//執行緒組內部移除當前啟動的執行緒數量-1，同時啟動失敗的執行緒數量+1
group.threadStartFailed(this);
}
} catch (Throwable ignore) {
/* do nothing. If start0 threw a Throwable then
it will be passed up the call stack */
}
}
}我們正常的啟動執行緒都是呼叫Thread的start()方法，然後Java虛擬機器內部會去呼叫Thred的run方法，可以看到Thread類也是實現Runnable介面，重寫了run方法的：
@Override
public void run() {
//當前執行任務的Runnable物件不為空，則呼叫其run方法
if (target != null) {
target.run();
}
}Thread的兩種使用方式：
- 繼承
Thread類，重寫run方法，那麼此時是直接執行run方法的邏輯，不會使用target.run(); - 實現
Runnable介面，重寫run方法，因為Java的單繼承限制，通常使用這種方式建立執行緒更加靈活，這裡真正的執行邏輯就會交給自定義Runnable去實現
設定守護執行緒
本質操作是設定daemon屬性
public final void setDaemon(boolean on) {
//檢查是否有安全許可權
checkAccess();
//本地方法，測試此執行緒是否存活。, 如果一個執行緒已經啟動並且尚未死亡，則該執行緒處於活動狀態
if (isAlive()) {
//如果執行緒先啟動後再設定守護執行緒，將丟擲異常
throw new IllegalThreadStateException();
}
//設定當前守護執行緒屬性
daemon = on;
}判斷執行緒是否為守護執行緒
public final boolean isDaemon() {
//直接返回當前物件的守護執行緒屬性
return daemon;
}執行緒狀態
先來個執行緒狀態圖：
獲取執行緒狀態：
public State getState() {
//由虛擬機器實現，獲取當前執行緒的狀態
return sun.misc.VM.toThreadState(threadStatus);
}執行緒狀態主要由內部列舉類State組成：
public enum State {
NEW,
RUNNABLE,
BLOCKED,
WAITING,
TIMED_WAITING,
TERMINATED;
}- NEW：剛剛建立，尚未啟動的執行緒處於此狀態
- RUNNABLE：在Java虛擬機器中執行的執行緒處於此狀態
- BLOCKED：被阻塞等待監視器鎖的執行緒處於此狀態，比如執行緒在執行過程中遇到
synchronized同步塊，就會進入此狀態，此時執行緒暫停執行，直到獲得請求的鎖 -
WAITING：無限期等待另一個執行緒執行特定操作的執行緒處於此狀態
- 通過 wait() 方法等待的執行緒在等待 notify() 方法
- 通過 join() 方法等待的執行緒則會等待目標執行緒的終止
-
TIMED_WAITING：正在等待另一個執行緒執行動作，直到指定等待時間的執行緒處於此狀態
- 通過 wait() 方法，攜帶超時時間，等待的執行緒在等待 notify() 方法
- 通過 join() 方法，攜帶超時時間，等待的執行緒則會等待目標執行緒的終止
- TERMINATED：已退出的執行緒處於此狀態，此時執行緒無法再回到 RUNNABLE 狀態
執行緒休眠
這是一個靜態的本地方法，使當前執行的執行緒休眠暫停執行 millis 毫秒，當休眠被中斷時會丟擲InterruptedException中斷異常
/**
* Causes the currently executing thread to sleep (temporarily cease
* execution) for the specified number of milliseconds, subject to
* the precision and accuracy of system timers and schedulers. The thread
* does not lose ownership of any monitors.
*
* @param millis
* the length of time to sleep in milliseconds
*
* @throws IllegalArgumentException
* if the value of {@code millis} is negative
*
* @throws InterruptedException
* if any thread has interrupted the current thread. The
* <i>interrupted status</i> of the current thread is
* cleared when this exception is thrown.
*/
public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;檢查執行緒是否存活
本地方法，測試此執行緒是否存活。 如果一個執行緒已經啟動並且尚未死亡，則該執行緒處於活動狀態。
/**
* Tests if this thread is alive. A thread is alive if it has
* been started and has not yet died.
*
* @return <code>true</code> if this thread is alive;
* <code>false</code> otherwise.
*/
public final native boolean isAlive();執行緒優先順序
- 設定執行緒優先順序
/**
* Changes the priority of this thread.
* <p>
* First the <code>checkAccess</code> method of this thread is called
* with no arguments. This may result in throwing a
* <code>SecurityException</code>.
* <p>
* Otherwise, the priority of this thread is set to the smaller of
* the specified <code>newPriority</code> and the maximum permitted
* priority of the thread`s thread group.
*
* @param newPriority priority to set this thread to
* @exception IllegalArgumentException If the priority is not in the
* range <code>MIN_PRIORITY</code> to
* <code>MAX_PRIORITY</code>.
* @exception SecurityException if the current thread cannot modify
* this thread.
* @see #getPriority
* @see #checkAccess()
* @see #getThreadGroup()
* @see #MAX_PRIORITY
* @see #MIN_PRIORITY
* @see ThreadGroup#getMaxPriority()
*/
public final void setPriority(int newPriority) {
//執行緒組
ThreadGroup g;
//檢查安全許可權
checkAccess();
//檢查優先順序形參範圍
if (newPriority > MAX_PRIORITY || newPriority < MIN_PRIORITY) {
throw new IllegalArgumentException();
}
if((g = getThreadGroup()) != null) {
//如果優先順序形參大於執行緒組最大執行緒最大優先順序
if (newPriority > g.getMaxPriority()) {
//則使用執行緒組的優先順序資料
newPriority = g.getMaxPriority();
}
//呼叫本地設定執行緒優先順序方法
setPriority0(priority = newPriority);
}
}執行緒中斷
有一個stop()例項方法可以強制終止執行緒，不過這個方法因為太過於暴力，已經被標記為過時方法，不建議程式設計師再使用，因為強制終止執行緒會導致資料不一致的問題。
這裡關於執行緒中斷的方法涉及三個：
//例項方法，通知執行緒中斷，設定標誌位
public void interrupt(){}
//靜態方法，檢查當前執行緒的中斷狀態，同時會清除當前執行緒的中斷標誌位狀態
public static boolean interrupted(){}
//例項方法，檢查當前執行緒是否被中斷，其實是檢查中斷標誌位
public boolean isInterrupted(){}interrupt() 方法解析
/**
* Interrupts this thread.
*
* <p> Unless the current thread is interrupting itself, which is
* always permitted, the {@link #checkAccess() checkAccess} method
* of this thread is invoked, which may cause a {@link
* SecurityException} to be thrown.
*
* <p> If this thread is blocked in an invocation of the {@link
* Object#wait() wait()}, {@link Object#wait(long) wait(long)}, or {@link
* Object#wait(long, int) wait(long, int)} methods of the {@link Object}
* class, or of the {@link #join()}, {@link #join(long)}, {@link
* #join(long, int)}, {@link #sleep(long)}, or {@link #sleep(long, int)},
* methods of this class, then its interrupt status will be cleared and it
* will receive an {@link InterruptedException}.
*
* <p> If this thread is blocked in an I/O operation upon an {@link
* java.nio.channels.InterruptibleChannel InterruptibleChannel}
* then the channel will be closed, the thread`s interrupt
* status will be set, and the thread will receive a {@link
* java.nio.channels.ClosedByInterruptException}.
*
* <p> If this thread is blocked in a {@link java.nio.channels.Selector}
* then the thread`s interrupt status will be set and it will return
* immediately from the selection operation, possibly with a non-zero
* value, just as if the selector`s {@link
* java.nio.channels.Selector#wakeup wakeup} method were invoked.
*
* <p> If none of the previous conditions hold then this thread`s interrupt
* status will be set. </p>
*
* <p> Interrupting a thread that is not alive need not have any effect.
*
* @throws SecurityException
* if the current thread cannot modify this thread
*
* @revised 6.0
* @spec JSR-51
*/
public void interrupt() {
//檢查是否是自身呼叫
if (this != Thread.currentThread())
//檢查安全許可權,這可能導致丟擲{@link * SecurityException}。
checkAccess();
//同步程式碼塊
synchronized (blockerLock) {
Interruptible b = blocker;
//檢查是否是阻塞執行緒呼叫
if (b != null) {
//設定執行緒中斷標誌位
interrupt0();
//此時丟擲異常，將中斷標誌位設定為false,此時我們正常會捕獲該異常，重新設定中斷標誌位
b.interrupt(this);
return;
}
}
//如無意外，則正常設定中斷標誌位
interrupt0();
}- 執行緒中斷方法不會使執行緒立即退出，而是給執行緒傳送一個通知，告知目標執行緒，有人希望你退出啦～
- 只能由自身呼叫，否則可能會丟擲
SecurityException - 呼叫中斷方法是由目標執行緒自己決定是否中斷，而如果同時呼叫了
wait,join,sleep等方法，會使當前執行緒進入阻塞狀態，此時有可能發生InterruptedException異常 - 被阻塞的執行緒再呼叫中斷方法是不合理的
- 中斷不活動的執行緒不會產生任何影響
檢查執行緒是否被中斷:
/**
* Tests whether this thread has been interrupted. The <i>interrupted
* status</i> of the thread is unaffected by this method.
測試此執行緒是否已被中斷。, 執行緒的<i>中斷*狀態</ i>不受此方法的影響。
*
* <p>A thread interruption ignored because a thread was not alive
* at the time of the interrupt will be reflected by this method
* returning false.
*
* @return <code>true</code> if this thread has been interrupted;
* <code>false</code> otherwise.
* @see #interrupted()
* @revised 6.0
*/
public boolean isInterrupted() {
return isInterrupted(false);
}靜態方法,會清空當前執行緒的中斷標誌位：
/**
*測試當前執行緒是否已被中斷。, 此方法清除執行緒的* <i>中斷狀態</ i>。, 換句話說，如果要連續兩次呼叫此方法，則* second呼叫將返回false（除非當前執行緒再次被中斷，在第一次呼叫已清除其中斷的*狀態 之後且在第二次呼叫已檢查之前）, 它）
*
* <p>A thread interruption ignored because a thread was not alive
* at the time of the interrupt will be reflected by this method
* returning false.
*
* @return <code>true</code> if the current thread has been interrupted;
* <code>false</code> otherwise.
* @see #isInterrupted()
* @revised 6.0
*/
public static boolean interrupted() {
return currentThread().isInterrupted(true);
}
總結
記錄自己閱讀Thread類原始碼的一些思考，不過對於其中用到的很多本地方法只能望而卻步，還有一些程式碼沒有看明白，暫且先這樣吧，如果有不足之處，請留言告知我，謝謝！後續會在實踐中對Thread做出更多總結記錄。
最後
由於篇幅較長，暫且先記錄這些吧，後續會不定期更新原創文章，歡迎關注公眾號 「張少林同學」！
