Java线程的启动和终止
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Java技术天地
在Java中我们启动线程都是调用Thread类中的start()方法来启动，当线程处理完run()方法里面的逻辑后自动终止。但是在调用start()方法之前，我们需要先构建一个Thread对象，一般我们都是直接使用Thread类的构造函数来创建一个线程对象，Thread构造函数定义如下：
public Thread() {
init(null, null, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}
public Thread(Runnable target) {
init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}
Thread(Runnable target, AccessControlContext acc) {
init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0, acc, false);
}
public Thread(ThreadGroup group, Runnable target) {
init(group, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}
public Thread(String name) {
init(null, null, name, 0);
}
public Thread(ThreadGroup group, String name) {
init(group, null, name, 0);
}
public Thread(Runnable target, String name) {
init(null, target, name, 0);
}
public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name) {
init(group, target, name, 0);
}
public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name,
long stackSize) {
init(group, target, name, stackSize);
}
我们可以看到在Thread类中定义了这么多的构造函数，但是这些构造函数都是调用init()方法来完成Thread对象的构建，init方法定义如下：
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
long stackSize) {
init(g, target, name, stackSize, null, true);
}
/**
*
* @param g 线程组
* @param target 调用run方法的对象
* @param name 创建新线程的名称
* @param stackSize 构建新线程所需要的堆栈大小 stackSize的值为0时，表示忽略这个参数
* @param acc 上下文
* @param inheritThreadLocals 是否继承thread-locals
*/
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,long stackSize, AccessControlContext acc,boolean inheritThreadLocals) {
if (name == null) {
throw new NullPointerException("name cannot be null");
}
this.name = name;
//构建线程的父线程就是当前正在运行的线程
Thread parent = currentThread();
SecurityManager security = System.getSecurityManager();
if (g == null) {
if (security != null) {
g = security.getThreadGroup();
}
//如果线程组为空，则尝试用父线程的线程组
if (g == null) {
g = parent.getThreadGroup();
}
}
//安全检查
g.checkAccess();
if (security != null) {
if (isCCLOverridden(getClass())) {
security.checkPermission(SUBCLASS_IMPLEMENTATION_PERMISSION);
}
}
// 增加线程组中未启动线程的数量
g.addUnstarted();
this.group = g;
//继承父线程的Daemon属性
this.daemon = parent.isDaemon();
//继承父线程的优先级
this.priority = parent.getPriority();
//构建合适的类加载器
if (security == null || isCCLOverridden(parent.getClass()))
this.contextClassLoader = parent.getContextClassLoader();
else
this.contextClassLoader = parent.contextClassLoader;
this.inheritedAccessControlContext =
acc != null ? acc : AccessController.getContext();
this.target = target;
setPriority(priority);
if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)
this.inheritableThreadLocals =
ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
this.stackSize = stackSize;
//给新线程分配一个ID
tid = nextThreadID();
}
从init方法中我们看到，线程daemon属性、线程的优先级、资源加载的contextClassLoader以及可继承的ThreadLocal都是继承自父线程。从这里也也验证了前面文章中提到的线程优先级的继承性。在init()方法执行完毕后，一个线程对象就被构建出来了，它存放在堆内存中等待调用start()方法启动。start()方法在Thread类中的定义如下：
public synchronized void start() {
// 构建线程threadStatus默认值为0
if (threadStatus != 0)
throw new IllegalThreadStateException();
/**
* 通知线程组，该线程即将开始启动，将该现场添加到线程组中
*/
group.add(this);
boolean started = false;
try {
start0();
started = true;
} finally {
try {
if (!started) {
//启动线程失败，将该线程从线程组中移除
group.threadStartFailed(this);
}
} catch (Throwable ignore) {
}
}
}
private native void start0();
void add(Thread t) {
synchronized(this) {
// 如果线程已经销毁，则抛出异常
if (destroyed) {
throw new IllegalThreadStateException();
}
// 线程组为空，初始化线程组
if (threads == null) {
threads = new Thread[4];
} else if (nthreads == threads.length) {
//线程组已经满，则扩容，扩容的大小为原来的2倍
threads = Arrays.copyOf(threads, nthreads * 2);
}
// 将线程添加到线程组中
threads[nthreads] = t;
// 启动线程数量加一
nthreads++;
//为启动的线程数量减一
nUnstartedThreads--;
}
}
void threadStartFailed(Thread t) {
synchronized(this) {
remove(t);
nUnstartedThreads++;
}
}
private void remove(Thread t) {
synchronized(this) {
if (destroyed) {
return;
}
for (int i = 0; i < nthreads; i++) {
if (threads[i] == t) {
System.arraycopy(threads, i + 1, threads, i, --nthreads - i);
threads[nthreads] = null;
break;
}
}
}
}
从上面源码中，我们可以看出start()方法最终是调用本地方法start0()方法启动线程的。那么start0()这个本地方法具体做了那些事情呢，它主要完成了将Thread在虚拟机中启动，执行构建Thread对象时重写的run()方法，修改threadStatus的值。
从上面start()方法的源码中，start()方法时不能被重复调用的，当重复调用start()方法时，会抛出IllegalThreadStateException异常。说完了线程的启动，我们在来说说线程的终止。
线程终止
我们在看Thread类的源码的时候，发现Thread类提供了stop()、suspend()和resume()方法来讲线程终止，暂停和恢复。但是这些方法在Thread类中被标记为废弃的方法，不推荐开发者使用这些方法。至于原因，小伙伴自己去查阅资料，这里LZ就不在赘述了。既然官方不推荐是用这么方法来终止线程，那我们应该应该用什么来代替呢？
stop()方法的替代方案是在线程对象的run方法中循环监视一个变量，这样我们就可以很优雅的终止线程。
public class ThreadOne extends Thread {
private volatile boolean flag = true;
@Override
public void run() {
while (flag) {
System.out.println(System.currentTimeMillis() / 1000 + " 线程正在运行");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ThreadOne t = new ThreadOne();
t.start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
t.flag = false;
}
}
output:
1554371306 线程正在运行
1554371307 线程正在运行
1554371308 线程正在运行
1554371309 线程正在运行
1554371310 线程正在运行
从上面的示例中，我们可以看到线程在运行了5秒中后，自动关闭了。这是因为主线程在睡眠了5秒后，给ThreadOne类中的flag值赋予了false值。
suspend()和resume()方法的替代方案是使用等待/通知机制。等待/通知的方法是定义在Object类上面的，因此任何类都能实现等待/通知。等待/通知方法定义如下：
// 通知一个在对象上等待的线程，使其从wait()方法返回，而从wait()方法返回的前提是需要获取锁
public final native void notify();
// 通知所有对象上等待的线程，
public final native void notifyAll();
// 超时等待，线程在对象上等待timeout毫秒，如果时间超过则直接返回
public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;
// 超时等待，超时等待的时间可以控制到纳秒
public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException
// 线程在对象上等待，直到有其它的线程调用了notify()或者notifyAll()方法
public final void wait() throws InterruptedException {
wait(0);
}
等待/通知示例如下：
public class NotifyAndWait {
public static void main(String[] args) {
Object lock = new Object();
WaitThread waitThread = new WaitThread(lock, "WaitThread");
waitThread.start();
NotifyThread notifyThread = new NotifyThread(lock, "NotifyThread");
notifyThread.start();
}
}
class WaitThread extends Thread {
private Object lock;
public WaitThread(Object lock, String name) {
super(name);
this.lock = lock;
}
@Override
public void run() {
synchronized(lock) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始运行...");
try {
lock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行完成...");
}
}
}
class NotifyThread extends Thread {
private Object lock;
public NotifyThread(Object lock, String name) {
super(name);
this.lock = lock;
}
@Override
public void run() {
synchronized(lock) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始运行...");
lock.notify();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行完成...");
}
}
}
output:
WaitThread开始运行...
NotifyThread开始运行...
NotifyThread执行完成...
WaitThread执行完成...
从上面的示例代码中我们看到，当WaitThread线程调用start()方法后,当指定了wait()方法将释放做进入到等待队列，然后NotifyThread获取到了锁，当通知线程执行了notify()方法后，将会通知等待在该锁上面的线程，当NotifyThread线程运行完成后，WaitThread线程将会重新回复执行。
调用wait()方法和notify()方法需要注意一下几点：
- 调用wait()或notify()方法之前需要获取到锁。
- 当调用wait()方法后，线程会已经释放锁。
- 当调用wait()方法后，线程将从运行状态转变为WAITING状态，并将线程方法到等待队列中。
- 当调用notify()/notifyAll()方法后，线程不会立即释放锁，它必须在线程执行完后释放锁，wait线程才能获取到锁再次执行。
