线程的启动流程剖析及使用的设计模式

Mrwind 2019-09-05

我们都知道,Java中构造线程的方式有两种,第一种是继承Thread类,然后覆写run方法;第二种是实现Runnable接口,然后实现run方法。但是最终启动的时候都是通过Thread对象的start方法启动的。那么既然逻辑写在了run方法中,启动的时候为什么调用start方法呢?

1.JDK Thread类的start方法源码解析

public synchronized void start() {
    if (threadStatus != 0)
        throw new IllegalThreadStateException();
    group.add(this);
    boolean started = false;
    try {
        start0();
        started = true;
    } finally {
        try {
            if (!started) {
                group.threadStartFailed(this);
            }
        } catch (Throwable ignore) {
        }
    }
}

通过查看源码可以看到,在start方法中调用了start0这个方法,这个方法的实现如下:

private native void start0();

该方法是native方法,表示由JDK通过JNI来调用的。但是run方法何时调用的呢?
通过查看官方文档,可以看到说明,start0的底层实现中是调用了run方法的,只不过是通过C++实现的,感兴趣的可以翻一下对应的代码。

通过上述start方法的源码,可以总结出以下几个点:

  • (1) 当线程被构造完成之后,有个状态变量会记录线程的状态,就是上述的threadStatus,初始值在类中声明的为0;
  • (2) 调用start方法启动线程之后,threadStatus的值会被改变。如果再次重复调用start方法启动同一个线程时,会抛出IllegalThreadStateException异常;
  • (3) thread线程启动之后,会被加入到一个线程组ThreadGroup中;
  • (4) 线程如果启动失败了,线程组会对线程做失败处理,将其从线程组中移除;
  • (5) 如果一个线程生命周期结束了,再次调用start方法试图启动线程的时候,会提示IllegalThreadStateException异常,也就是处于TERMINATED状态的线程没办法重新回到RUNNABLE或者RUNNING状态;

示例验证1:验证线程是否可以启动多次

Thread thread = new Thread(){
    @Override
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(5);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
};
thread.start();
thread.start();

运行上述代码,会出现以下异常信息:

Exception in thread "main" java.lang.IllegalThreadStateException
at java.lang.Thread.start(Thread.java:705)
at com.wb.spring.test.TestThread.main(TestThread.java:40)

示例验证2:线程生命周期结束,再次调用start方法启动

Thread thread = new Thread(){
    @Override
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1);
            System.out.println("线程运行完毕!");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
};
// 第一次启动
thread.start();
try {
    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(3);
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}
// 第二次启动
thread.start();

运行以上示例代码,将会得到如下的结果:

线程运行完毕!
Exception in thread "main" java.lang.IllegalThreadStateException
at java.lang.Thread.start(Thread.java:705)
at com.wb.spring.test.TestThread.main(TestThread.java:48)

从结果中可以看出,线程运行完成之后,生命周期就结束了,不能再次启动。

从上述示例中可以看到,都跑出了IllegalThreadStateException异常,但是两次出现该异常的情况却不一样。第一种线程还活着,生命周期未结束,只是不允许多次重复启动;而第二次是因为线程的生命周期已经结束,试图启动已经结束的线程,就会抛出该异常。

2.Thread类中的设计模式-模板设计模式

简介:模板设计模式指的是在继承结构中,父类中来确定算法结构,而具体的算法实现细节交给子类来完成。比如Thread类中run方法的源码如下,如果使用了Thread类的方式构造线程,其实run方法相当于一个空的实现,但是调用start方法的时候,却能够正确执行子类run方法的实现细节。

@Override
public void run() {
    if (target != null) {
        target.run();
    }
}

这种设计模式有利于父类确定程序的结构。
模板设计模式示例:

public class TemplateTest {
    public final void say(String msg) {
        System.out.println("000000");
        sayHello(msg);
        System.out.println("000000");
    }

    protected void sayHello(String msg) {
        
    }

    public static void main(String[] args) {
        TemplateTest test1 = new TemplateTest() {
            @Override
            protected void sayHello(String msg) {
                System.out.println("***" + msg + "***");
            }
        };
        test1.say("wb");
        TemplateTest test2 = new TemplateTest() {
            @Override
            protected void sayHello(String msg) {
                System.out.println("&&&" + msg + "&&&");
            }
        };
        test2.say("bw");
    }
}

输入结果如下:

000000
***wb***
000000
000000
&&&bw&&&
000000

可以看到,需要输入什么符号,可以自由地由子类来控制!这就是模板设计模式带来的好处!

以上就是Thread类启动线程的过程及使用的设计模式详解。欢迎评论转发。
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