Java--☀️深入jdk和hotspot源码❤️研究Thread底层执行run()、start()方法的过程⭐
【学习背景】
今天主要是来了解Java线程Thread中的
run()、start()两个方法的执行有哪些区别，会给出一个简单的测试代码样例，快速理解两者的区别，再从源码层面去追溯start()底层是如何最终调用Thread#run()方法的，个人觉得这样的学习不论对面试，还是实际编程来说都是比较有帮助的。
进入正文~
一、代码测试
执行Thread的run()、start()方法的测试代码如下：
public class MyThread {
public static void print() {
System.out.println("print...");
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread1 = new Thread() {
@Override
public void run() {
System.out.println("执行print()方法的线程是：" + Thread.currentThread().getName());
print();
}
};
System.out.println("一、调用run()方法的线程是：" + Thread.currentThread().getName());
thread1.run();
Thread.sleep(1000);
System.out.println("二、调用start()方法的线程是：" + Thread.currentThread().getName());
thread1.start();
}
}
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测试结果：
一、调用run()方法的线程是：main
执行print()方法的线程是：main
print...
main
二、调用start()方法的线程是：main
执行print()方法的线程是：Thread-0
print...
Thread-0
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简单总结：
- run()方法调用和执行重写的代码块都是由main主线程来完成的；
- start()方法调用是有main()主线程来调用，但是重写的代码块是由
非main主线程来执行的。
二、源码分析
2.1 run()方法
通过线程调用run()方法，这个其实很简单，比如前面测试代码执行run方法：
thread1.run();
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Ctrl + 鼠标左键，进入到java.lang.Thread的run()方法的源码：
@Override
public void run() {
if (target != null) {
target.run();
}
}
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再Ctrl + Alt + 鼠标左键，定位前面测试类MyThread中重写的run()方法
可以发现，直接就调用到重写的run()方法了，并且，你可以重复调用多次，而且每一次都是由main主线程调用run()方法，然后非main主线程，执行run()方法代码块
虽然run()方法也可以直接执行到重写的代码块，不过实际当中，按规范来说，不会直接调用run()执行，而是通过start()方法来开启线程，start()方法底层会判断线程的状态，开启线程，最终调用run()方法并结束线程状态，往后了解。
2.2 start()方法
Oracle JDK源码stat()方法：
public class Thread implements Runnable {
...
private ThreadGroup group;
private volatile int threadStatus = 0;
...
public synchronized void start() {
//如果线程状态不是0-新建，则抛异常
if (threadStatus != 0)
throw new IllegalThreadStateException();
//将当前线程添加到线程组
group.add(this);
//线程是否开启，默认false-未开启
boolean started = false;
try {
//调用native本地方法（最终调用run()方法的核心入口）
start0();
//执行完start0，说明线程已正常启动
started = true;
} finally {
try {
if (!started) {
//线程启动失败，则从线程组中将该线程删除
group.threadStartFailed(this);
}
} catch (Throwable ignore) {
...
}
}
}
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难点和重点是调用的start0()方法，这是一个native（本地方法/底层方法），源码：
//native本地方法，底层开启异步线程，由JVM创建并启动线程，并最终调用run()方法
private native void start0();
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由于Oracle JDK对于native本地方法的源码隐藏了具体实现，可以去Open JDK官方或Github下载源码
以下载open jdk8最新的源码版本jdk8u60为例，需要下载jdk和hotspot两种源码来研究
- 下载
jdk8u60源码
http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u60/jdk/file/935758609767
- 下载jdk8u60的
hotspot源码
http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u60/hotspot/file/37240c1019fd
最后发现Open JDK官网下载实在是太慢了，而且还需要分别下载jdk8u60和jdk8u60_hotspot的源码
不过现在OpenJDK的源码已经放到GitHub，可以直接去GitHub下载，而且jdk源码和hotspot源码直接放一起了，省事，这里以下载jdk8-b60示例，下载地址：
https://github.com/openjdk/jdk/releases/tag/jdk8-b60
下载完解压，主要关注jdk和hotspot这两个源码目录：
使用相关工具，比如Scource Insight查看底层方法native stat0具体源码实现
(教程)安装Scource Insight
(教程)使用Scource Insight打开OpenJDK源码
接下来通过Scource Insight查看底层方法start0是如何一步步，最终由主线程调用Thread#run()方法的源码分析过程
首先查看
源码文件：\jdk-jdk8-b60\jdk\src\share\native\java\lang\ Thread.c
关键源码：JVM_StartThread
static JNINativeMethod methods[] = {
{"start0", "()V", (void *)&JVM_StartThread},//JVM开启线程的主入口
{"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},
};
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源码文件：\jdk-jdk8-b60\hotspot\src\share\vm\prims\ jvm.cpp
关键源码：new JavaThread
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);
}
}
}
if (throw_illegal_thread_state) {
THROW(vmSymbols::java_lang_IllegalThreadStateException());
}
assert(native_thread != NULL, "Starting null thread?");
if (native_thread->osthread() == NULL) {
delete native_thread;
if (JvmtiExport::should_post_resource_exhausted()) {
JvmtiExport::post_resource_exhausted(
JVMTI_RESOURCE_EXHAUSTED_OOM_ERROR | JVMTI_RESOURCE_EXHAUSTED_THREADS,
"unable to create new native thread");
}
THROW_MSG(vmSymbols::java_lang_OutOfMemoryError(),
"unable to create new native thread");
}
Thread::start(native_thread);
JVM_END
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源码文件：\jdk-jdk8-b60\hotspot\src\share\vm\prims\ jvm.cpp
关键源码：set_thread_status*RUNNABLE**
void Thread::start(Thread* thread) {
trace("start", thread);
if (!DisableStartThread) {
if (thread->is_Java_thread()) {
java_lang_Thread::set_thread_status(((JavaThread*)thread)->threadObj(),
java_lang_Thread::RUNNABLE);//设置线程状态为RUNNABLE-运行状态
}
os::start_thread(thread);
}
}
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源码文件：\jdk-jdk8-b60\hotspot\src\share\vm\runtime\ os.cpp
关键源码：osthread->set_state(RUNNABLE)
void os::start_thread(Thread* thread) {
// guard suspend/resume
MutexLockerEx ml(thread->SR_lock(), Mutex::_no_safepoint_check_flag);
OSThread* osthread = thread->osthread();
osthread->set_state(RUNNABLE);//设置线程状态为RUNNABLE-运行状态, 子线程可以开始执行thread->run()
pd_start_thread(thread);
}
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源码文件：\jdk-jdk8-b60\hotspot\src\os\linux\vm\ os_linux.cpp
关键源码：sync_with_child->notify()
void os::pd_start_thread(Thread* thread) {
OSThread * osthread = thread->osthread();
assert(osthread->get_state() != INITIALIZED, "just checking");
Monitor* sync_with_child = osthread->startThread_lock();
MutexLockerEx ml(sync_with_child, Mutex::_no_safepoint_check_flag);
//这里就是最终父线程调用thread->run()方法的主入口
sync_with_child->notify();
}
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所以调用线程的start()方法，底层主要执行过程为：
三、使用总结
run()和start()方法的区别？
- 调用run()方法和执行重写run()方法的代码块都是由main主线程来完成的；
- 调用start()方法是由main主线程来调用，但是重写的run()方法代码块是由
非main主线程来执行的。- 除此之外，start()方法JDK底层Thread源码的start()方法中，会判断线程状态是否是新建状态，如果不是则抛异常
IllegalThreadStateException-线程状态不合法异常- 并且后续会调用一个native start0()本地方法，本地方法是底层方法，Oracle JDK源码隐藏了native的具体实现，通过Open JDK的jdk源码和hotspot源码，查看native start0的底层源码，可以看到主要由c和c++实现的，start0会通过
JVM_StartThread开启线程，并new JavaThread一个native_thread本地线程，然后设置线程状态为RUNNABLE运行状态，最后通过一个notify()方法实现主线程调用Thread#run()方法，程序结束后，线程状态会变成终止状态- 因此实际开发当中，应该规范的通过线程调用start()方法来开启线程。
文章来源: blog.csdn.net，作者：吾日三省贾斯汀，版权归原作者所有，如需转载，请联系作者。
原文链接：blog.csdn.net/JustinQin/article/details/120453678
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