基于 Hotspot 的 Java 线程源码分析

基本概念

Java 线程其实是映射到操作系统的内核线程上的，所以 Java 线程基本上也就是操作系统在进行管理。在 Linux系统中，线程和进程用的是同一个结构体进行描述的，只不过进程拥有自己独立的地址空间，而同一个进程的多个线程之间是共享资源的。

简单说明： 本文基于 openjdk 1.8 进行

线程状态

每种线程状态的切换条件, 以及调用方法如下图所示 ：

线程具有一下几种状态 Java 的线程状态在 Thread.State 枚举中定义代码如下

public enum State {
   
    //新创建，未启动
    NEW,

    //在jvm 中运行，也可能正在等待操作系统的其他资源
    RUNNABLE,

    //阻塞，并且正在等待监视器锁
    BLOCKED,

    //处于等待状态的线程，正在等待另一个线程执行特定的操作
    WAITING,

    //限期等待， 可以设置最大等待时间
    TIMED_WAITING,

    //结束
    TERMINATED;
}

线程创建

1. 继承 Thread 类, 代码如下:

class PrimeThread extends Thread {
   
    long minPrime;
    PrimeThread(long minPrime) {
   
        this.minPrime = minPrime;
    }

    public void run() {
   
        // compute primes larger than minPrime
        . . .
        }
}

// 启动线程
PrimeThread p = new PrimeThread(143);
p.start();

2. 实现 Runable 接口, 代码如下 (通常推荐使用这种方式):

class PrimeRun implements Runnable {
   
    long minPrime;
    PrimeRun(long minPrime) {
   
        this.minPrime = minPrime;
    }

    public void run() {
   
        // compute primes larger than minPrime
        . . .
        }
}

// 启动线程
PrimeRun p = new PrimeRun(143);
new Thread(p).start();

hotspot 源码

JNI 机制

JNI 是 Java Native Interface 的缩写，它提供了若干的 API 实现了Java和其他语言的通信（主要是C和C++）。

JNI的适用场景
当我们有一些旧的库，已经使用C语言编写好了，如果要移植到Java上来，非常浪费时间，而JNI可以支持Java程序与C语言编写的库进行交互，这样就不必要进行移植了。或者是与硬件、操作系统进行交互、提高程序的性能等，都可以使用JNI。需要注意的一点是需要保证本地代码能工作在任何Java虚拟机环境。
​

JNI的副作用
一旦使用JNI，Java程序将丢失了Java平台的两个优点：

1. 程序不再跨平台，要想跨平台，必须在不同的系统环境下程序编译配置本地语言部分。
2. 程序不再是绝对安全的，本地代码的使用不当可能会导致整个程序崩溃。一个通用规则是，调用本地方法应该集中在少数的几个类当中，这样就降低了Java和其他语言之间的耦合。

举个例子
这块操作比较多，可以参考如下的资料

https://www.runoob.com/w3cnote/jni-getting-started-tutorials.html

启动流程

启动流程如下

线程启动

Java 创建线程 Thread 实例之后，是通过 start 方法进行启动该线程，通知执行。在 start 方法的内部，调用的是 start0() 这个本地方法。我们可以从该方法为入口分析 JVM 对于 Thread 的底层实现。

public synchronized void start() {
   
    // 判断线程状态
    if (threadStatus != 0)
        throw new IllegalThreadStateException();

    // 添加到组
    group.add(this);

    boolean started = false;
    try {
   
        // 启动线程
        start0();
        started = true;
    } finally {
   
        try {
   
            if (!started) {
   
                group.threadStartFailed(this