原创： zhangshaolin 张少林同学
微信号: zhangshaolin_tonxue
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前言
Java中的线程是使用Thread类实现的，Thread在初学Java的时候就学过了，也在实践中用过，不过一直没从源码的角度去看过它的实现，今天从源码的角度出发，再次学习Java Thread，愿此后对Thread的实践更加得心应手。
从注释开始
相信阅读过JDK源码的同学都能感受到JDK源码中有非常详尽的注释，阅读某个类的源码应当先看看注释对它的介绍，注释原文就不贴了，以下是我对它的总结：
-
Thread是程序中执行的线程，Java虚拟机允许应用程序同时允许多个执行线程 -
每个线程都有优先级的概念，具有较高优先级的线程优先于优先级较低的线程执行
-
每个线程都可以被设置为守护线程
-
当在某个线程中运行的代码创建一个新的
Thread对象时，新的线程优先级跟创建线程一致 -
当
Java虚拟机启动的时候都会启动一个叫做main的线程，它没有守护线程，main线程会继续执行，直到以下情况发送 -
Runtime类的退出方法exit被调用并且安全管理器允许进行退出操作 -
所有非守护线程均已死亡，或者
run方法执行结束正常返回结果，或者run方法抛出异常 -
创建线程第一种方式：继承
Thread类，重写run方法1 //定义线程类 2 class PrimeThread extends Thread { 3 long minPrime; 4 PrimeThread(long minPrime) { 5 this.minPrime = minPrime; 6 } 7 public void run() { 8 // compute primes larger than minPrime 9 . . . 10 } 11 } 12 //启动线程 13 PrimeThread p = new PrimeThread(143); 14 p.start(); -
创建线程第二种方式：实现
Runnable接口，重写run方法，因为Java的单继承限制，通常使用这种方式创建线程更加灵活1 //定义线程 2 class PrimeRun implements Runnable { 3 long minPrime; 4 PrimeRun(long minPrime) { 5 this.minPrime = minPrime; 6 } 7 public void run() { 8 // compute primes larger than minPrime 9 . . . 10 } 11 } 12 //启动线程 13 PrimeRun p = new PrimeRun(143); 14 new Thread(p).start(); -
创建线程时可以给线程指定名字，如果没有指定，会自动为它生成名字
-
除非另有说明，否则将
null参数传递给Thread类中的构造函数或方法将导致抛出NullPointerException
Thread 常用属性
阅读一个Java类，先从它拥有哪些属性入手：
1 //线程名称，创建线程时可以指定线程的名称
2 private volatile String name;
3
4 //线程优先级，可以设置线程的优先级
5 private int priority;
6
7 //可以配置线程是否为守护线程，默认为false
8 private boolean daemon = false;
9
10 //最终执行线程任务的`Runnable`
11 private Runnable target;
12
13 //描述线程组的类
14 private ThreadGroup group;
15
16 //此线程的上下文ClassLoader
17 private ClassLoader contextClassLoader;
18
19 //所有初始化线程的数目，用于自动编号匿名线程，当没有指定线程名称时，会自动为其编号
20 private static int threadInitNumber;
21
22 //此线程请求的堆栈大小，如果创建者没有指定堆栈大小，则为0。, 虚拟机可以用这个数字做任何喜欢的事情。, 一些虚拟机会忽略它。
23 private long stackSize;
24
25 //线程id
26 private long tid;
27
28 //用于生成线程ID
29 private static long threadSeqNumber;
30
31 //线程状态
32 private volatile int threadStatus = 0;
33
34 //线程可以拥有的最低优先级
35 public final static int MIN_PRIORITY = 1;
36
37 //分配给线程的默认优先级。
38 public final static int NORM_PRIORITY = 5;
39
40 //线程可以拥有的最大优先级
41 public final static int MAX_PRIORITY = 10;
Thread 构造方法
了解了属性之后，看看Thread实例是怎么构造的？先预览下它大致有多少个构造方法：
查看每个构造方法内部源码，发现均调用的是名为init的私有方法，再看init方法有两个重载，而其核心方法如下：
1 /**
2 * Initializes a Thread.
3 *
4 * @param g 线程组
5 * @param target 最终执行任务的 `run()` 方法的对象
6 * @param name 新线程的名称
7 * @param stackSize 新线程所需的堆栈大小，或者 0 表示要忽略此参数
8 * @param acc 要继承的AccessControlContext，如果为null，则为 AccessController.getContext()
9 * @param inheritThreadLocals 如果为 true，从构造线程继承可继承的线程局部的初始值
10 */
11 private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
12 long stackSize, AccessControlContext acc,
13 boolean inheritThreadLocals) {
14 //线程名称为空，直接抛出空指针异常
15 if (name == null) {
16 throw new NullPointerException("name cannot be null");
17 }
18 //初始化当前线程对象的线程名称
19 this.name = name;
20 //获取当前正在执行的线程为父线程
21 Thread parent = currentThread();
22 //获取系统安全管理器
23 SecurityManager security = System.getSecurityManager();
24 //如果线程组为空
25 if (g == null) {
26 //如果安全管理器不为空
27 if (security != null) {
28 //获取SecurityManager中的线程组
29 g = security.getThreadGroup();
30 }
31 //如果获取的线程组还是为空
32 if (g == null) {
33 //则使用父线程的线程组
34 g = parent.getThreadGroup();
35 }
36 }
37
38 //检查安全权限
39 g.checkAccess();
40
41 //使用安全管理器检查是否有权限
42 if (security != null) {
43 if (isCCLOverridden(getClass())) {
44 security.checkPermission(SUBCLASS_IMPLEMENTATION_PERMISSION);
45 }
46 }
47
48 //线程组中标记未启动的线程数+1，这里方法是同步的，防止出现线程安全问题
49 g.addUnstarted();
50
51 //初始化当前线程对象的线程组
52 this.group = g;
53 //初始化当前线程对象的是否守护线程属性，注意到这里初始化时跟父线程一致
54 this.daemon = parent.isDaemon();
55 //初始化当前线程对象的线程优先级属性，注意到这里初始化时跟父线程一致
56 this.priority = parent.getPriority();
57 //这里初始化类加载器
58 if (security == null || isCCLOverridden(parent.getClass()))
59 this.contextClassLoader = parent.getContextClassLoader();
60 else
61 this.contextClassLoader = parent.contextClassLoader;
62 this.inheritedAccessControlContext =
63 acc != null ? acc : AccessController.getContext();
64 //初始化当前线程对象的最终执行任务对象
65 this.target = target;
66 //这里再对线程的优先级字段进行处理
67 setPriority(priority);
68 if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)
69 this.inheritableThreadLocals =
70 ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
71 //初始化当前线程对象的堆栈大小
72 this.stackSize = stackSize;
73
74 //初始化当前线程对象的线程ID，该方法是同步的，内部实际上是threadSeqNumber++
75 tid = nextThreadID();
76 }
另一个重载init私有方法如下，实际上内部调用的是上述init方法：
1 private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
2 long stackSize) {
3 init(g, target, name, stackSize, null, true);
4 }
接下来看看所有构造方法：
-
空构造方法
1 public Thread() { 2 init(null, null, "Thread-" + nextThreadNum(), 0); 3 }内部调用的是
init第二个重载方法，参数基本都是默认值，线程名称写死为"Thread-" + nextThreadNum()格式，nextThreadNum()为一个同步方法，内部维护一个静态属性表示线程的初始化数量+1：1 private static int threadInitNumber; 2 private static synchronized int nextThreadNum() { 3 return threadInitNumber++; 4 }与第一个构造方法区别在于可以自定义
Runnable对象 -
自定义执行任务
Runnable对象的构造方法1 private static int threadInitNumber; 2 private static synchronized int nextThreadNum() { 3 return threadInitNumber++; 4 } -
自定义执行任务
Runnable对象和AccessControlContext对象的构造方法1 Thread(Runnable target, AccessControlContext acc) { 2 init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0, acc, false); 3 } -
自定义线程组
ThreadGroup和执行任务Runnable对象的构造方法1 public Thread(ThreadGroup group, Runnable target) { 2 init(group, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0); 3 } -
自定义线程名称
name的构造方法1 public Thread(String name) { 2 init(null, null, name, 0); 3 } -
自定义线程组
ThreadGroup和线程名称name的构造方法1 public Thread(String name) { 2 init(null, null, name, 0); 3 } -
自定义执行任务
Runnable对象和线程名称name的构造方法1 public Thread(Runnable target, String name) { 2 init(null, target, name, 0); 3 } -
自定义线程组
ThreadGroup和线程名称name和执行任务Runnable对象的构造方法1 public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name) { 2 init(group, target, name, 0); 3 } -
全部属性都是自定义的构造方法
1 public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name, 2 long stackSize) { 3 init(group, target, name, stackSize); 4 }
Thread提供了非常灵活的重载构造方法，方便开发者自定义各种参数的Thread对象。
常用方法
这里记录一些比较常见的方法吧，对于Thread中存在的一些本地方法，我们暂且不用管它～
设置线程名称
设置线程名称，该方法为同步方法，为了防止出现线程安全问题，可以手动调用Thread的实例方法设置名称，也可以在构造Thread时在构造方法中传入线程名称，我们通常都是在构造参数时设置
1 public final synchronized void setName(String name) {
2 //检查安全权限
3 checkAccess();
4 //如果形参为空，抛出空指针异常
5 if (name == null) {
6 throw new NullPointerException("name cannot be null");
7 }
8 //给当前线程对象设置名称
9 this.name = name;
10 if (threadStatus != 0) {
11 setNativeName(name);
12 }
13 }
获取线程名称
内部直接返回当前线程对象的名称属性
1 public final String getName() {
2 return name;
3 }
启动线程
1 public synchronized void start() {
2 //如果不是刚创建的线程，抛出异常
3 if (threadStatus != 0)
4 throw new IllegalThreadStateException();
5
6 //通知线程组，当前线程即将启动，线程组当前启动线程数+1，未启动线程数-1
7 group.add(this);
8
9 //启动标识
10 boolean started = false;
11 try {
12 //直接调用本地方法启动线程
13 start0();
14 //设置启动标识为启动成功
15 started = true;
16 } finally {
17 try {
18 //如果启动呢失败
19 if (!started) {
20 //线程组内部移除当前启动的线程数量-1，同时启动失败的线程数量+1
21 group.threadStartFailed(this);
22 }
23 } catch (Throwable ignore) {
24 /* do nothing. If start0 threw a Throwable then
25 it will be passed up the call stack */
26 }
27 }
28 }
我们正常的启动线程都是调用Thread的start()方法，然后Java虚拟机内部会去调用Thred的run方法，可以看到Thread类也是实现Runnable接口，重写了run方法的：
1 @Override
2 public void run() {
3 //当前执行任务的Runnable对象不为空，则调用其run方法
4 if (target != null) {
5 target.run();
6 }
7 }
Thread的两种使用方式：
-
继承
Thread类，重写run方法，那么此时是直接执行run方法的逻辑，不会使用target.run(); -
实现
Runnable接口，重写run方法，因为Java的单继承限制，通常使用这种方式创建线程更加灵活，这里真正的执行逻辑就会交给自定义Runnable去实现
设置守护线程
本质操作是设置daemon属性
1 public final void setDaemon(boolean on) {
2 //检查是否有安全权限
3 checkAccess();
4 //本地方法，测试此线程是否存活。, 如果一个线程已经启动并且尚未死亡，则该线程处于活动状态
5 if (isAlive()) {
6 //如果线程先启动后再设置守护线程，将抛出异常
7 throw new IllegalThreadStateException();
8 }
9 //设置当前守护线程属性
10 daemon = on;
11 }
判断线程是否为守护线程
1 public final boolean isDaemon() {
2 //直接返回当前对象的守护线程属性
3 return daemon;
4 }
线程状态
先来个线程状态图：
获取线程状态：
1 public State getState() {
2 //由虚拟机实现，获取当前线程的状态
3 return sun.misc.VM.toThreadState(threadStatus);
4 }
线程状态主要由内部枚举类State组成：
1 public enum State {
2
3 NEW,
4
5
6 RUNNABLE,
7
8
9 BLOCKED,
10
11
12 WAITING,
13
14
15 TIMED_WAITING,
16
17
18 TERMINATED;
19 }
-
NEW：刚刚创建，尚未启动的线程处于此状态
-
RUNNABLE：在Java虚拟机中执行的线程处于此状态
-
BLOCKED：被阻塞等待监视器锁的线程处于此状态，比如线程在执行过程中遇到
synchronized同步块，就会进入此状态，此时线程暂停执行，直到获得请求的锁 -
WAITING：无限期等待另一个线程执行特定操作的线程处于此状态
-
通过 wait() 方法等待的线程在等待 notify() 方法
-
通过 join() 方法等待的线程则会等待目标线程的终止
-
TIMED_WAITING：正在等待另一个线程执行动作，直到指定等待时间的线程处于此状态
-
通过 wait() 方法，携带超时时间，等待的线程在等待 notify() 方法
-
通过 join() 方法，携带超时时间，等待的线程则会等待目标线程的终止
-
TERMINATED：已退出的线程处于此状态，此时线程无法再回到 RUNNABLE 状态
线程休眠
这是一个静态的本地方法，使当前执行的线程休眠暂停执行 millis 毫秒，当休眠被中断时会抛出InterruptedException中断异常
1 /**
2 * Causes the currently executing thread to sleep (temporarily cease
3 * execution) for the specified number of milliseconds, subject to
4 * the precision and accuracy of system timers and schedulers. The thread
5 * does not lose ownership of any monitors.
6 *
7 * @param millis
8 * the length of time to sleep in milliseconds
9 *
10 * @throws IllegalArgumentException
11 * if the value of {@code millis} is negative
12 *
13 * @throws InterruptedException
14 * if any thread has interrupted the current thread. The
15 * <i>interrupted status</i> of the current thread is
16 * cleared when this exception is thrown.
17 */
18 public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;
检查线程是否存活
本地方法，测试此线程是否存活。 如果一个线程已经启动并且尚未死亡，则该线程处于活动状态。
1 /**
2 * Tests if this thread is alive. A thread is alive if it has
3 * been started and has not yet died.
4 *
5 * @return <code>true</code> if this thread is alive;
6 * <code>false</code> otherwise.
7 */
8 public final native boolean isAlive();
线程优先级
-
设置线程优先级
1 /** 2 * Changes the priority of this thread. 3 * <p> 4 * First the <code>checkAccess</code> method of this thread is called 5 * with no arguments. This may result in throwing a 6 * <code>SecurityException</code>. 7 * <p> 8 * Otherwise, the priority of this thread is set to the smaller of 9 * the specified <code>newPriority</code> and the maximum permitted 10 * priority of the thread's thread group. 11 * 12 * @param newPriority priority to set this thread to 13 * @exception IllegalArgumentException If the priority is not in the 14 * range <code>MIN_PRIORITY</code> to 15 * <code>MAX_PRIORITY</code>. 16 * @exception SecurityException if the current thread cannot modify 17 * this thread. 18 * @see #getPriority 19 * @see #checkAccess() 20 * @see #getThreadGroup() 21 * @see #MAX_PRIORITY 22 * @see #MIN_PRIORITY 23 * @see ThreadGroup#getMaxPriority() 24 */ 25 public final void setPriority(int newPriority) { 26 //线程组 27 ThreadGroup g; 28 //检查安全权限 29 checkAccess(); 30 //检查优先级形参范围 31 if (newPriority > MAX_PRIORITY || newPriority < MIN_PRIORITY) { 32 throw new IllegalArgumentException(); 33 } 34 if((g = getThreadGroup()) != null) { 35 //如果优先级形参大于线程组最大线程最大优先级 36 if (newPriority > g.getMaxPriority()) { 37 //则使用线程组的优先级数据 38 newPriority = g.getMaxPriority(); 39 } 40 //调用本地设置线程优先级方法 41 setPriority0(priority = newPriority); 42 } 43 }
线程中断
有一个stop()实例方法可以强制终止线程，不过这个方法因为太过于暴力，已经被标记为过时方法，不建议程序员再使用，因为强制终止线程会导致数据不一致的问题。
这里关于线程中断的方法涉及三个：
1 //实例方法，通知线程中断，设置标志位
2 public void interrupt(){}
3 //静态方法，检查当前线程的中断状态，同时会清除当前线程的中断标志位状态
4 public static boolean interrupted(){}
5 //实例方法，检查当前线程是否被中断，其实是检查中断标志位
6 public boolean isInterrupted(){}
interrupt() 方法解析
1 /**
2 * Interrupts this thread.
3 *
4 * <p> Unless the current thread is interrupting itself, which is
5 * always permitted, the {@link #checkAccess() checkAccess} method
6 * of this thread is invoked, which may cause a {@link
7 * SecurityException} to be thrown.
8 *
9 * <p> If this thread is blocked in an invocation of the {@link
10 * Object#wait() wait()}, {@link Object#wait(long) wait(long)}, or {@link
11 * Object#wait(long, int) wait(long, int)} methods of the {@link Object}
12 * class, or of the {@link #join()}, {@link #join(long)}, {@link
13 * #join(long, int)}, {@link #sleep(long)}, or {@link #sleep(long, int)},
14 * methods of this class, then its interrupt status will be cleared and it
15 * will receive an {@link InterruptedException}.
16 *
17 * <p> If this thread is blocked in an I/O operation upon an {@link
18 * java.nio.channels.InterruptibleChannel InterruptibleChannel}
19 * then the channel will be closed, the thread's interrupt
20 * status will be set, and the thread will receive a {@link
21 * java.nio.channels.ClosedByInterruptException}.
22 *
23 * <p> If this thread is blocked in a {@link java.nio.channels.Selector}
24 * then the thread's interrupt status will be set and it will return
25 * immediately from the selection operation, possibly with a non-zero
26 * value, just as if the selector's {@link
27 * java.nio.channels.Selector#wakeup wakeup} method were invoked.
28 *
29 * <p> If none of the previous conditions hold then this thread's interrupt
30 * status will be set. </p>
31 *
32 * <p> Interrupting a thread that is not alive need not have any effect.
33 *
34 * @throws SecurityException
35 * if the current thread cannot modify this thread
36 *
37 * @revised 6.0
38 * @spec JSR-51
39 */
40 public void interrupt() {
41 //检查是否是自身调用
42 if (this != Thread.currentThread())
43 //检查安全权限,这可能导致抛出{@link * SecurityException}。
44 checkAccess();
45
46 //同步代码块
47 synchronized (blockerLock) {
48 Interruptible b = blocker;
49 //检查是否是阻塞线程调用
50 if (b != null) {
51 //设置线程中断标志位
52 interrupt0();
53 //此时抛出异常，将中断标志位设置为false,此时我们正常会捕获该异常，重新设置中断标志位
54 b.interrupt(this);
55 return;
56 }
57 }
58 //如无意外，则正常设置中断标志位
59 interrupt0();
60 }
-
线程中断方法不会使线程立即退出，而是给线程发送一个通知，告知目标线程，有人希望你退出啦～
-
只能由自身调用，否则可能会抛出
SecurityException -
调用中断方法是由目标线程自己决定是否中断，而如果同时调用了
wait,join,sleep等方法，会使当前线程进入阻塞状态，此时有可能发生InterruptedException异常 -
被阻塞的线程再调用中断方法是不合理的
-
中断不活动的线程不会产生任何影响
检查线程是否被中断:
1 /**
2 * Tests whether this thread has been interrupted. The <i>interrupted
3 * status</i> of the thread is unaffected by this method.
4
5 测试此线程是否已被中断。, 线程的<i>中断*状态</ i>不受此方法的影响。
6 *
7 * <p>A thread interruption ignored because a thread was not alive
8 * at the time of the interrupt will be reflected by this method
9 * returning false.
10 *
11 * @return <code>true</code> if this thread has been interrupted;
12 * <code>false</code> otherwise.
13 * @see #interrupted()
14 * @revised 6.0
15 */
16 public boolean isInterrupted() {
17 return isInterrupted(false);
18 }
静态方法,会清空当前线程的中断标志位：
1 /**
2 *测试当前线程是否已被中断。, 此方法清除线程的* <i>中断状态</ i>。, 换句话说，如果要连续两次调用此方法，则* second调用将返回false（除非当前线程再次被中断，在第一次调用已清除其中断的*状态 之后且在第二次调用已检查之前）, 它）
3 *
4 * <p>A thread interruption ignored because a thread was not alive
5 * at the time of the interrupt will be reflected by this method
6 * returning false.
7 *
8 * @return <code>true</code> if the current thread has been interrupted;
9 * <code>false</code> otherwise.
10 * @see #isInterrupted()
11 * @revised 6.0
12 */
13 public static boolean interrupted() {
14 return currentThread().isInterrupted(true);
15 }
总结
记录自己阅读Thread类源码的一些思考，不过对于其中用到的很多本地方法只能望而却步，还有一些代码没有看明白，暂且先这样吧，如果有不足之处，请留言告知我，谢谢！后续会在实践中对Thread做出更多总结记录。