资深架构师带你从JVM层面了解线程的启动和中止

 

文章简介

这一篇主要围绕线程状态控制相关的操做分析线程的原理，好比线程的中断，线程的通讯等，内容比较多，可能会分两篇文章

内容导航

• 线程的启动的实现原理
• 线程中止的实现原理分析
• 为何中断线程会抛出InterruptedException的

1、线程的启动原理

前面咱们简单分析过了线程的使用，经过调用线程的启动方法来启动线程，线程启动后会调用运行方法执行业务逻辑，运行方法执行完毕后，线程的生命周期也就终止了。

不少同窗最先学习线程的时候会比较疑惑，启动一个线程为何是调用启动方法，而不是运行方法，这作一个简单的分析，先简单看一下启动方法的定义

 

咱们看到调用启动方法其实是调用一个本地方法START0（）来启动一个线程，首先START0（）这个方法是在线程的静态块中来注册的，代码以下

 

这个registerNatives的做用是注册一些本地方法提供给线程类来使用，好比START0（），的IsAlive（），currentThread（），睡眠（）;这些都是你们很熟悉的方法。

registerNatives的本地方法的定义在文件Thread.cThread.c定义了各个操做系统平台要用的关于线程的公共数据和操做，如下是Thread.c的所有内容

 

从这段代码能够看出，start0（），实际会执行JVM_StartThread方法，这个方法是干吗的呢？从名字上来看，彷佛是在JVM层面去启动一个线程，若是真的是这样，那么在JVM层面，必定会调用的Java中定义的运行方法那接下来继续去找找答案咱们找到。这个文件，这个文件须要下载热点的源码才能找到。jvm.cpp

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JVM_ENTRY用来的英文定义JVM_StartThread函数的，在这个函数里面建立了一个真正和平台有关的本地线程。本着打破砂锅查到底的原则，看看继续作了什么事情，继续寻找JavaThread的定义newJavaThread

在热点源码的中文件中1558行的位置能够找到以下代码thread.cpp

 

这个方法有两个参数，第一个是函数名称，线程建立成功以后会根据这个函数名称调用对应的函数;第二个是当前进程内已经有的线程数量最后咱们重点关注与一下，实际就是调用平台建立线程的方法来建立线程。os::create_thread

接下来就是线程的启动，会调用Thread.cpp文件中的Thread :: start（Thread * thread）方法，代码以下

 

启动方法中有一个函数调用：，调用平台启动线程的方法，最终会调用Thread.cpp文件中的JavaThread :: run（）方法os::start_thread(thread);

 

这个方法中主要是作一系列的初始化操做，最后有一个方法thread_main_inner，接下来看看这个方法的逻辑是什么样的

 

和主流程无关的代码我们先不去看，直接找到最核心的代码块，这个入口点应该比较熟悉了，由于咱们在前面提到了，在:: JavaThread这个方法中传递的第一个参数，表明函数名称，线程启动的时候会调用这个函数。this->entry_point()(this,this);

若是你们尚未晕车的话，应该记得咱们在jvm.cpp文件中看到的代码，在建立的时候传递了一个线程native_thread=newJavaThread(&thread_entry,sz);入口函数，因此咱们在jvm.cpp中找到这个函数的定义以下

 

看到能够这个调用，其实就是经过回调方法调用Java的线程中定义的运行方法，是一个宏定义，在vmSymbols.hpp文件中能够找到以下代码vmSymbols::run_method_name()run_method_name

 

因此结论就是，Java的里面建立线程以后必需要调用启动方法才能真正的建立一个线程，该方法会调用虚拟机启动一个本地线程，本地线程的建立会调用当前系统建立线程的方法进行建立，而且线程被的执行会时候回调run方法进行业务逻辑的处理

2、线程的终止方法及原理

线程的终止有主动和被动之分，被动表示线程出现异常退出或者运行方法执行完毕，线程会自动终止。主动的方式的英文来实现线程的终止，可是中止（）方法是一个过时的方法，官方是不建议使用，理由很简单，stop（）方法在中介一个线程时不会保证线程的资源正常释放，也就是不会给线程完成资源释放工做的机会，至关于咱们在linux上经过kill -9强制结束一个进程。Thread.stop()

那么如何安全的终止一个线程呢？

咱们先看一下下面的代码，代码演示了一个正确终止线程的方法，至于它的实现原理，稍后咱们再分析

 

代码中有两处须要注意，在主线程中，调用了线程的中断（）方法，在运行方法中，而中循环经过来判断线程中断的标识。因此咱们在这里猜测一下，应该是在线程中维护了一个中断标识，经过方法去改变了中断标识的值使得方法中，而循环的判断不成立而跳出循环，所以运行方法执行完毕之后线程就终止了运行。Thread.currentThread().isInterrupted()thread.interrupt()

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线程中断的原理分析

来看咱们一下方法作了什么事情thread.interrupt()

 

这个方法里面，调用了中断0（），这个方法在前面分析启动方法的时候见过，是一个本机方法，这里就再也不重复贴代码了，一样，咱们找到jvm.cpp文件，找到JVM_Interrupt的定义

 

这个方法比较简单，调用直接了这个方法，这个方法的定义在Thread.cpp文件中，代码以下Thread::interrupt(thr)

 

主题::中断方法调用了OS ::中断方法，这个是调用平台的中断方法，方法这个实现的的英文在文件中，其中星号表明的是不一样平台，由于JVM是跨平台的，因此对于不一样的操做平台，线程的调度方式都是不同的。咱们以os_linux.cpp文件为例os_*.cpp

 

经过上面的代码分析能够知道，了Thread.interrupt（）方法实际就是设置一个中断状态标识为真，而且经过ParkEvent的取消驻留方法来唤醒线程。

• 对于同步阻塞的线程，被唤醒之后会继续尝试获取锁，若是失败仍然可能被公园
• 在调用ParkEvent的公园方法以前，会先判断线程的中断状态，若是为真，会清除当前线程的中断标识
• 的Object.wait，了Thread.sleep，的Thread.join会抛出InterruptedException的

这里给你们普及一个知识点，为何的Object.wait，的Thread.sleep和的Thread.join都会抛出InterruptedException的？首先，这个异常的意思是表示一个阻塞被其余线程中断了。而后，因为线程调用了中断（）中断方法，那么的Object.wait，的Thread.sleep等被阻塞的线程被唤醒之后会经过is_interrupted方法判断中断标识的状态变化，若是发现中断标识为真，则先清除中断标识，而后抛出InterruptedException的

须要注意的是，InterruptedException的异常的抛出并不意味着线程必须终止，而是提醒当前线程有中断的操做发生，至于接下来怎么处理取决于线程自己，好比

• 直接捕获异常不作任何处理
• 将异常往外抛出
• 中止当前线程，并打印异常信息

为了让你们可以更好的理解上面这段话，咱们以了Thread.sleep为例直接从JDK的源码中找到中断标识的清除以及异常抛出的方法代码

找到方法，LINUX平台中的实如今os_linux.cpp文件中，代码以下is_interrupted()

 

找到了Thread.sleep这个操做在JDK中的源码体现，怎么找？相信若是前面你们有认真看的话，应该能很快找到，代码在jvm.cpp文件中

 

注意上面加了中文注释的地方的代码，先判断is_interrupted的状态，而后抛出一个InterruptedException的异常。到此为止，咱们就已经分析清楚了中断的整个流程。

Java的线程的中断标识判断

了解了了Thread.interrupt方法的做用之后，再回过头来看的Java中这段代码，就很好理解了。因为前者先设置了一个中断标识为真实的，因此这个方法的返回值为真，故而不知足而循环的判断条件致使退出循环。Thread.currentThread().isInterrupted()isInterrupted()

这里有必要再提一句，就是这个线程中断标识有两种方式复位，第一种是前面提到过的InterruptedException的;另外一种是经过Thread.interrupted（）对当前线程的中断标识进行复位。

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