細(xì)品 Java 中啟動(dòng)線程的正確和錯(cuò)誤方式

前文回顧

1. 詳細(xì)分析 Java 中實(shí)現(xiàn)多線程的方法有幾種?(從本質(zhì)上出發(fā))

start 方法和 run 方法的比較

代碼演示:

/**
 * <p>
 * start() 和 run() 的比較
 * </p>
 *
 * @author 踏雪彡尋梅
 * @version 1.0
 * @date 2020/9/20 - 16:15
 * @since JDK1.8
 */public class StartAndRunMethod {    public static void main(String[] args) {        // run 方法演示
        // 輸出: name: main
        // 說明由主線程去執(zhí)行的, 不符合新建一個(gè)線程的本意
        Runnable runnable = () -> {
            System.out.println("name: " + Thread.currentThread().getName());
        };
        runnable.run();        // start 方法演示
        // 輸出: name: Thread-0
        // 說明新建了一個(gè)線程, 符合本意
        new Thread(runnable).start();
    }
}復(fù)制代碼

從以上示例可以分析出以下兩點(diǎn):

• 直接使用 run 方法不會(huì)啟動(dòng)一個(gè)新線程。(錯(cuò)誤方式)

• start 方法會(huì)啟動(dòng)一個(gè)新線程。(正確方式)

start 方法分析

start 方法的含義以及注意事項(xiàng)

• start 方法可以啟動(dòng)一個(gè)新線程。

  • 線程對象在初始化之后調(diào)用了 start 方法之后, 當(dāng)前線程(通常是主線程)會(huì)請求 JVM 虛擬機(jī)如果有空閑的話來啟動(dòng)一下這邊的這個(gè)新線程。
  • 也就是說, 啟動(dòng)一個(gè)新線程的本質(zhì)就是請求 JVM 來運(yùn)行這個(gè)線程。
  • 至于這個(gè)線程何時(shí)能夠運(yùn)行，并不是簡單的由我們能夠決定的，而是由線程調(diào)度器去決定的。
  • 如果它很忙，即使我們運(yùn)行了 start 方法，也不一定能夠立刻的啟動(dòng)線程。
  • 所以說 srtart 方法調(diào)用之后，并不意味這個(gè)方法已經(jīng)開始運(yùn)行了。它可能稍后才會(huì)運(yùn)行，也很有可能很長時(shí)間都不會(huì)運(yùn)行，比如說遇到了饑餓的情況。
  • 這也就印證了有些情況下，線程 1 先掉用了 start 方法，而線程 2 后調(diào)用了 start 方法，卻發(fā)現(xiàn)線程 2 先執(zhí)行線程 1 后執(zhí)行的情況。
  • 總結(jié): 調(diào)用 start 方法的順序并不能決定真正線程執(zhí)行的順序。
  • 注意事項(xiàng)
    • start 方法會(huì)牽扯到兩個(gè)線程。
    • 第一個(gè)就是主線程，因?yàn)槲覀儽仨氁幸粋€(gè)主線程或者是其他的線程(哪怕不是主線程)來執(zhí)行這個(gè) start 方法，第二個(gè)才是新的線程。
    • 很多情況下會(huì)忽略掉為我們創(chuàng)建線程的這個(gè)主線程，不要誤以為調(diào)用了 start 就已經(jīng)是子線程去執(zhí)行了，這個(gè)語句其實(shí)是主線程或者說是父線程來執(zhí)行的，被執(zhí)行之后才去創(chuàng)建新線程。

• start 方法創(chuàng)建新線程的準(zhǔn)備工作

  • 首先，它會(huì)讓自己處于就緒狀態(tài)。
    • 就緒狀態(tài)指已經(jīng)獲取到除了 CPU 以外的其他資源, 如已經(jīng)設(shè)置了上下文、棧、線程狀態(tài)以及 PC(PC 是一個(gè)寄存器，PC 指向程序運(yùn)行的位置) 等。
  • 做完這些準(zhǔn)備工作之后，就萬事俱備只欠東風(fēng)了，東風(fēng)就是 CPU 資源。
  • 做完準(zhǔn)備工作之后，線程才能被 JVM 或操作系統(tǒng)進(jìn)一步去調(diào)度到執(zhí)行狀態(tài)等待獲取 CPU 資源，然后才會(huì)真正地進(jìn)入到運(yùn)行狀態(tài)執(zhí)行 run 方法中的代碼。

• 需要注意: 不能重復(fù)的執(zhí)行 start 方法

  • 代碼示例

    /**
    * <p>
    * 演示不能重復(fù)的執(zhí)行 start 方法(兩次及以上), 否則會(huì)報(bào)錯(cuò)
    * </p>
    *
    * @author 踏雪彡尋梅
    * @version 1.0
    * @date 2020/9/20 - 16:47
    * @since JDK1.8
    */public class CantStartTwice {    public static void main(String[] args) {
            Runnable runnable = () -> {
                System.out.println("name: " + Thread.currentThread().getName());
            };
            Thread thread = new Thread(runnable);        // 輸出: name: Thread-0
            thread.start();        // 輸出: 拋出 java.lang.IllegalThreadStateException
            // 即非法線程狀態(tài)異常(線程狀態(tài)不符合規(guī)定)
            thread.start();
        }
    }復(fù)制代碼

  • 報(bào)錯(cuò)的原因

    • start 一旦開始執(zhí)行，線程狀態(tài)就從最開始的 New 狀態(tài)進(jìn)入到后續(xù)的狀態(tài)，比如說 Runnable，然后一旦線程執(zhí)行完畢，線程就會(huì)變成終止?fàn)顟B(tài)，而終止?fàn)顟B(tài)永遠(yuǎn)不可能再返回回去，所以會(huì)拋出以上異常，也就是說不能回到初始狀態(tài)了。這里描述的還不夠清晰，讓我們來看看源碼能了解的更透徹。

start 方法源碼分析

源碼

public synchronized void start() {    /**
     * This method is not invoked for the main method thread or "system"
     * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
     * to this method in the future may have to also be added to the VM.
     *
     * A zero status value corresponds to state "NEW".
     */
    // 第一步, 檢查線程狀態(tài)是否為初始狀態(tài), 這里也就是上面拋出異常的原因
    if (threadStatus != 0)        throw new IllegalThreadStateException();    /* Notify the group that this thread is about to be started
     * so that it can be added to the group's list of threads
     * and the group's unstarted count can be decremented. */
    // 第二步, 加入線程組
    group.add(this);    boolean started = false;    try {        // 第三步, 調(diào)用 start0 方法
        start0();
        started = true;
    } finally {        try {            if (!started) {
                group.threadStartFailed(this);
            }
        } catch (Throwable ignore) {            /* do nothing. If start0 threw a Throwable then
              it will be passed up the call stack */
        }
    }
}復(fù)制代碼

源碼中的流程

第一步：啟動(dòng)新線程時(shí)會(huì)首先檢查線程狀態(tài)是否為初始狀態(tài), 這也是以上拋出異常的原因。即以下代碼:

if (threadStatus != 0)    throw new IllegalThreadStateException();復(fù)制代碼

其中 threadStatus 這個(gè)變量的注釋如下，也就是說 Java 的線程狀態(tài)最初始(還沒有啟動(dòng))的時(shí)候表示為 0:

/* Java thread status for tools,
 * initialized to indicate thread 'not yet started'
 */private volatile int threadStatus = 0;復(fù)制代碼

第二步:將其加入線程組。即以下代碼:

group.add(this);復(fù)制代碼

第三步:最后調(diào)用 start0() 這個(gè) native 方法(native 代表它的代碼不是由 Java 實(shí)現(xiàn)的，而是由 C/C++ 實(shí)現(xiàn)的，具體實(shí)現(xiàn)可以在 JDK 里面看到，了解即可), 即以下代碼:

boolean started = false;try {    // 第三步, 調(diào)用 start0 方法
    start0();
    started = true;
} finally {    try {        if (!started) {
            group.threadStartFailed(this);
        }
    } catch (Throwable ignore) {        /* do nothing. If start0 threw a Throwable then
          it will be passed up the call stack */
    }
}復(fù)制代碼

run 方法分析

run 方法源碼分析

@Overridepublic void run() {    // 傳入了 target 對象(即 Runnable 接口的實(shí)現(xiàn)), 執(zhí)行傳入的 target 對象的 run 方法
    if (target != null) {
        target.run();
    }
}復(fù)制代碼

對于 run 方法的兩種情況

• 第一種: 重寫了 Thread 類的 run 方法，Thread 的 run 方法會(huì)失效, 將會(huì)執(zhí)行重寫的 run 方法。

• 第二種: 傳入了 target 對象(即 Runnable 接口的實(shí)現(xiàn))，執(zhí)行 Thread 的原有 run 方法然后接著執(zhí)行 target 對象的 run 方法。

• 總結(jié):

  • run 方法就是一個(gè)普通的方法, 上文中直接去執(zhí)行 run 方法也就是相當(dāng)于我們執(zhí)行自己寫的普通方法一樣，所以它的執(zhí)行線程就是我們的主線程。
  • 所以要想真正的啟動(dòng)線程，不能直接調(diào)用 run 方法，而是要調(diào)用 start 方法，其中可以間接的調(diào)用 run 方法。

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