Java线程与内核线程

本篇文章探究下Java线程与内核线程的关系.
在Java中,一个Java的线程对应一个内核的线程,实际的业务代码是由内核线程来执行的,而Java线程只是一个傀儡.

先通过一个简单的实验热热身

import java.lang.Thread;
public class Example {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(20000);//休眠20秒
                } catch(Exception x) {}
                System.out.println("Thread-A");
            }
        }, "Thread-A").start();

        Thread.sleep(60000);
        System.out.println("main");
    }
}

以上代码,主要就是要让Thread-A线程先退出,然后JVM再退出. 观察下Thread-A线程退出之后,对应的内核线程是否也退出了.
为了观察现象,使用到一个JDK自带的jvisualvm图形化工具和ps命令.

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编译并运行

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首先使用jvisualvm观察下线程的情况

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进程ID=686

Thread-A线程在运行完成之后,就退出了,这里看到的线程是Java层面的线程,那么我们通过ps命令看下内核层面的线程情况.
分别在Thread-A线程运行中和运行完成之后,通过ps -Lf 命令查看下线程.

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在Thread-A线程结束之后,对应的有个内核线程707也消失了,那么这个内核线程707是不是就是对应Java的Thread-A线程呢?
我们是使用strace -ff -o out java Example命令运行的程序,因此它会打印系统调用相关的信息.

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707内核线程打印了Thread-A, 也就是说,内核线程707对应Java的Thread-A线程.

【总结】 当Java的线程退出之后,对应的内核线程也会退出.

当然,以上是我们根据现象观察出来的结果,那么接下来我们通过查看JVM源码看一下.

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在Java中调用start方法启动线程, 底层映射到JVM中的JVM_StartThread方法.

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接下来继续调用创建逻辑.

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调用os::create_thread(this, thr_type, stack_sz)继续创建线程逻辑.

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底层调用C库的pthread_create创建内核线程. 创建完成之后, 子线程执行java_start方法,而父线程暂时阻塞住.

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子线程唤醒父线程,然后子线程阻塞住.

父线程被唤醒之后,执行start方法.

image.png image.png

父线程唤醒之前阻塞的子线程

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子线程被唤醒之后,执行JVM中线程的run方法

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最后子线程会调用执行Java线程的run方法. 同时当Java线程的run方法执行完成之后, 线程就调用exit退出了. 这里也就解释了Java线程退出之后,内核线程也会退出的原因了.

这里附一张全貌图

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总结起来就是父线程创建了子线程, 子线程执行完成之后,子线程就自动退出了.

为了创建线程,对于我们JDK层面就是一个Thread类对象,但是其实JVM内部还涉及几个线程对象.比如JavaThread, OSThread

JVM启动线程流程.png

包括你看到的JDK层面的Thread的线程状态,和JVM中的线程状态,以及内核的线程状态,都是不完全一样的.

JVM线程状态.png

以上也只是分析了一个普通的线程退出之后,内核线程也自然退出了. 难道main线程也是这样的吗? main线程是第一个线程吗? 我们后面再单独说下main线程的情况.