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Java并发编程—Thread类的start()方法是如何启动一个线程的？

發布時間：2024/4/15 java 42 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Java并发编程—Thread类的start()方法是如何启动一个线程的？小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

一：Java線程介紹

二：Java線程入口分析

三：Java線程的創建

四：總結

周末抽了點時間，研究了下HotSpot是如何創建Java線程的，順便總結一下。文中引用的源碼里刪除很多細節，只保留了主要過程，感興趣的同學可以自己去深入研究。能力有限，錯誤地方懇請指正。

一：Java線程介紹

做Java開發或者Android的同學，肯定對Java線程很熟悉。之前在閱讀一些JVM相關的書時，了解到Java線程其實是映射到操作系統的內核線程上的，所以Java線程基本上也就是操作系統在進行管理。在Linux中，線程和進程用的是同一個結構體進行描述的，只不過進程擁有自己獨立的地址空間，而同一個進程的線程之間是共享資源的。

二：Java線程入口分析

想要啟動一個Java線程，主要有兩種方法，第一種可以實現一個繼承自Thread的子類，重寫run（）；第二種可以實現一個Runnable，交給Thread執行。這兩種方法都很簡便，我們可以根據自己的業務需求選擇，但是無論選擇哪種方法，都需要調用Thread.start（），才能真正的啟動一個異步線程進行工作，筆者剛上大學接觸Java時，曾經天真的以為調用Thread.run（）就行了，其實直接調用run（），JVM并不會去創建一個線程，run（）只會工作在原有線程，和調用普通對象的方法沒有任何區別。

上面提到了要想啟動線程，必須要調用Thread.start（），那么這個方法便是我們研究的入口了。

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 thenit will be passed up the call stack */}}}private native void start0();

通過上面的代碼可以得知，start（）方法中做了一些線程狀態判斷等工作，但是真正啟動Java線程的地方是調用了start0（），start0（）是一個Native方法。start0（）是何處實現的呢？我們先來看看Thread.c 中的一段定義：

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}, };

上面定義了一個數組，數組中存放的為JNINativeMethod類型的結構體變量，JNINativeMethod定義在jni.h中：

typedef struct {char *name;char *signature;void *fnPtr; } JNINativeMethod;

JNINativeMethod主要是進行一個jni方法的映射關系，將native方法和真正的實現方法進行綁定。那么具體是何時進行綁定的呢？java層的Thread在類的靜態初始化塊中，調用了registerNatives（）方法：

private static native void registerNatives();static {registerNatives();}

我們來看看registerNatives（）對應的Jni方法：

JNIEXPORT void JNICALL Java_java_lang_Thread_registerNatives(JNIEnv *env, jclass cls) {(*env)->RegisterNatives(env, cls, methods, ARRAY_LENGTH(methods)); }

可見此時會將上述數組methods中的方法映射關系進行注冊。注冊好了后，我們再來看看上面定義的數組，這里面將Java線程中的很多native方法與實現其功能的方法指針進行了綁定，比如start0（）就和JVM_StartThread進行了綁定。所以我們想研究start0（），就直接看看JVM_StartThread指針所指向的方法即可。

三：Java線程的創建

JVM_StartThread定義在jvm.cpp中：

JVM_ENTRY(void, JVM_StartThread(JNIEnv* env, jobject jthread))JVMWrapper("JVM_StartThread");JavaThread *native_thread = NULL;bool throw_illegal_thread_state = false;{MutexLocker mu(Threads_lock);if (java_lang_Thread::thread(JNIHandles::resolve_non_null(jthread)) != NULL) {throw_illegal_thread_state = true;} else {jlong size = java_lang_Thread::stackSize(JNIHandles::resolve_non_null(jthread));size_t sz = size > 0 ? (size_t) size : 0;native_thread = new JavaThread(&thread_entry, sz);if (native_thread->osthread() != NULL) {native_thread->prepare(jthread);}}}......Thread::start(native_thread);JVM_END

源碼中本來有很多英文注釋，我這里先給刪了，下面來一步步分析下上面的代碼吧。

1：判斷Java線程是否已經啟動，如果已經啟動過，則會拋異常。

if (java_lang_Thread::thread(JNIHandles::resolve_non_null(jthread)) != NULL) {throw_illegal_thread_state = true;}

2: 如果第一步判斷中，Java線程沒有啟動過，則會開始創建Java線程。

jlong size = java_lang_Thread::stackSize(JNIHandles::resolve_non_null(jthread)); size_t sz = size > 0 ? (size_t) size : 0; native_thread = new JavaThread(&thread_entry, sz);

Java線程的創建過程主要就在JavaThread的構造函數中：

JavaThread::JavaThread(ThreadFunction entry_point, size_t stack_sz) :Thread() {initialize();_jni_attach_state = _not_attaching_via_jni;set_entry_point(entry_point);os::ThreadType thr_type = os::java_thread;thr_type = entry_point == &compiler_thread_entry ? os::compiler_thread :os::java_thread;os::create_thread(this, thr_type, stack_sz); }

最后一句os::create_thread(this, thr_type, stack_sz) 便開始真正的創建Java線程對應的內核線程。

bool os::create_thread(Thread* thread, ThreadType thr_type,size_t req_stack_size) {......pthread_t tid;int ret = pthread_create(&tid, &attr, (void* (*)(void*)) thread_native_entry, thread);......return true; }

上面這個方法主要就是利用pthread_create（）來創建線程。其中第三個參數thread_native_entry便是新起的線程運行的初始地址，其為定義在os_bsd.cpp中的一個方法指針，而第四個參數thread即thread_native_entry的參數：

static void *thread_native_entry(Thread *thread) {......thread->run();......return 0; }

新線程創建后就會從thread_native_entry（）開始運行，thread_native_entry（）中調用了thread->run（）：

// thread.cpp void JavaThread::run() {......thread_main_inner(); }

此方法最后調用了thread_main_inner（）：

// thread.cpp void JavaThread::thread_main_inner() {if (!this->has_pending_exception() &&!java_lang_Thread::is_stillborn(this->threadObj())) {{ResourceMark rm(this);this->set_native_thread_name(this->get_thread_name());}HandleMark hm(this);this->entry_point()(this, this);}DTRACE_THREAD_PROBE(stop, this);this->exit(false);delete this; }

我們重點關注下this->entry_point()(this, this)，entry_point（）返回的其實就是在 new JavaThread(&thread_entry, sz) 時傳入的thread_entry。這里就相當于調用了thread_entry（this，this）。thread_entry定義在jvm.cpp中：

// jvm.cpp static void thread_entry(JavaThread* thread, TRAPS) {HandleMark hm(THREAD);Handle obj(THREAD, thread->threadObj());JavaValue result(T_VOID);JavaCalls::call_virtual(&result,obj,KlassHandle(THREAD, SystemDictionary::Thread_klass()),vmSymbols::run_method_name(),vmSymbols::void_method_signature(),THREAD); }

哈哈，這里見到了一個老朋友：JavaCalls。JavaCalls模塊是用來調用Java方法的。不了解的朋友可以直接看之前寫的文章《JVM方法執行的來龍去脈》。我們來看看這里調用JavaCalls::call_virtual（）傳入的一些參數：

obj：Java線程對象；
KlassHandle(THREAD, SystemDictionary::Thread_klass())：Java線程類，記錄在SystemDictionary中，即java_lang_Thread；
vmSymbols::run_method_name()：即"run"；
vmSymbols::void_method_signature()：即"()V"；

經過上面的分析，這里其實就是開始調用Java線程對象的run（）方法。

3：開始執行所創建的內核線程，即從第二步所說的thread_entry處開始執行。

Thread::start(native_thread);

四：總結

到這里Java線程就已經真正的運行起來了，總結下上面的過程：

1：調用Java線程start（）方法，通過jni方式，調用到JVM層。
2：JVM通過pthread_create（）創建一個系統內核線程，并指定內核線程的初始運行地址，即一個方法指針。
3：在內核線程的初始運行方法中，利用JavaCalls模塊，調用java線程的run（）方法，開始java級別的線程執行。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java并发编程—Thread类的start()方法是如何启动一个线程的？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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