java并发笔记之java线程模型

警告⚠️：本文耗时很长，先做好心理准备

需要jni知识才能理解本篇文章（扫盲链接：https://www.jianshu.com/p/87ce6f565d37）

java当中的线程和操作系统的线程是什么关系？
猜想： java thread —-对应-—> OS thread
Linux关于操作系统的线程控制源码：pthread_create()
Linux命令：man pthread_create
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void
*(*start_routine) (void *), void *arg);



根据man配置的信息可以得出pthread_create会创建一个线程，这个函数是linux系统的函数，可以用C或者C++直接调用，上面信息也告诉程序员这个函数在pthread.h，
这个函数有四个参数:



然后我们来在linux上启动一个线程的代码：

创建一个后缀名.c的文件：
//引入头文件 #include <pthread.h> #include <stdio.h> //定义一个变量，接受创建线程后的线程id
pthread_t pid;//定义子线程的主体函数 void* thread_entity(void* arg) { while (1) { usleep(
100); printf("i am new Thread!\n"); } } //
main方法，程序入口，main和java的main一样会产生一个进程，继而产生一个main线程 int main() { //
调用操作系统的函数创建线程，注意四个参数 pthread_create(&pid,NULL,thread_entity,NULL); //
usleep是睡眠的意思，那么这里的睡眠是让谁睡眠呢？为什么需要睡眠？如果不睡眠会出现什么情况//让主线程睡眠，目的是为了让子线程执行 while (1) {
usleep(100); printf("main\n"); } }
运行命令：
gcc -o thread.out thread.c -pthread
Thread.out 是thread.c 编译成功之后的文件
运行：./thread.out 
输出：
i am new Thread!
main
i am new Thread!
main
i am new Thread!
main
i am new Thread!
main
。。。。。。
//一直交替执行
经过以上分析Linux线程创建的过程
可以试想一下java 的线程模型到底是什么情况？
分析： java代码里启动一个线程的代码：
import java.lang.Thread; public class ThreadTest { public static void
main(String[] args) { Thread thread= new Thread(){ @Override public void run()
{ System.out.println("i am new Thread!\n”) } }; thread.start(); } }
这里启动的线程(start() 方法)和上面我们通过linux的pthread_create()函数启动的线程有什么关系呢？
只能去可以查看start()的源码了,看看java的start()到底干了什么事才能对比出来。
start源码 /** * Causes this thread to begin execution; the Java Virtual Machine
* calls the <code>run</code> method of this thread. * <p> * The result is that
two threads are running concurrently: the * current thread (which returns from
the call to the * <code>start</code> method) and the other thread (which
executes its * <code>run</code> method). * <p> * It is never legal to start a
thread more than once. * In particular, a thread may not be restarted once it
has completed * execution. * *@exception IllegalThreadStateException if the
thread was already * started. *@see #run() * @see #stop() */ 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".*/ 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.*/ group.add(this); boolean started =
false; try { 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*/ } } } //
start0方法是一个native方法//native方法:就是一个java调用非java代码的接口,该接口方法的实现由非java语言实现，比如C语言。
private native void start0();

根据Start()源码可以看到这个方法最核心的就是调用了一个start0方法，而start0方法又是一个native方法，故而如果要搞明白start0我们需要查看Hotspot的源码。
好吧那我们就来看一下Hotspot的源码吧，Hotspot的源码怎么看么？？一般直接看openjdk的源码，openjdk的源码如何查看、编译调试？
Mac 10.14.4 编译openjdk1.9源码 及集成clion动态调试 ：
https://app.yinxiang.com/fx/b20706bb-ae55-4ec5-a17b-79930e7e67ea
我们做一个大胆的猜测，java级别的线程其实就是操作系统级别的线程，什么意思呢？
说白了我们大胆猜想 start()—>start0()—>ptherad_create()
我们鉴于这个猜想来模拟实现一下:
一：自己写一个start0()方法来调用一个 native 方法，在native方法中启动一个系统线程
//java 代码
public class TestThread { public static void main(String[] args) { TestThread
testThread= new TestThread(); testThread.start0(); } //native方法 private native
void start0(); }
二：然后我们来写一个c程序来启动本地线程：
#include <pthread.h> #include <stdio.h> //定义一个变量，接受创建线程后的线程id pthread_t pid; //
定义子线程的主体函数 void* thread_entity(void* arg) { 　　while (1) 　　{ 　　　　usleep(100);
　　　　printf("i am new Thread!\n"); 　　} } //
main方法，程序入口，main和java的main一样会产生一个进程，继而产生一个main线程 int main() { 　　//
调用操作系统的函数创建线程，注意四个参数 　　pthread_create(&pid,NULL,thread_entity,NULL); 　　//
usleep是睡眠的意思，那么这里的睡眠是让谁睡眠呢？为什么需要睡眠？如果不睡眠会出现什么情况 　　//让主线程睡眠，目的是为了让子线程执行 　　while (
1) 　　{ 　　　　usleep(100); 　　　　printf("main\n"); 　　} }
三：在Linux上编译运行C程序：
编译： gcc -o thread.out thread.c -pthread 运行： ./thread.out 就会出现线程交替执行： main i am
new Thread! main i am new Thread! main i am new Thread! main 。。。。。。
现在的问题就是我们如何通过start0()调用这个c程序，这里就要用到JNI了(JNI自行扫盲)
Java代码如下：
public class TestThread { static { //装载库，保证JVM在启动的时候就会装载，故而一般是也给static
System.loadLibrary("TestThread"); } public static void main(String[] args) {
TestThread testThread= new TestThread(); testThread.start0(); 　　} private native
void start0(); } 在Linux下编译成clas文件： 编译： javac java1.java 生成class文件：java1.class
在生成 .h 头文件： 编译： javah TestThread 生成class文件：TestThread.h .h文件分析 #include <jni.h>
/* Header for class TestThread */ #ifndef _Included_TestThread #define
_Included_TestThread #ifdef __cplusplus extern"C" { #endif /* * Class:
TestThread * Method: start0 * Signature: ()V*/ //15行代码，
Java_com_luban_concurrency_LubanThread_start0方法就是你需要在C程序中定义的方法 JNIEXPORT void
JNICALL Java_TestThread_start0(JNIEnv*, jobject); 　　　　#ifdef __cplusplus }
#endif #endif
然后继续修改.c程序，修改的时候参考.h文件,复制一份.c文件，取名threadNew.c
定义一个Java_com_luban_concurrency_LubanThread_start0 方法在方法中启动一个子线程：
#include <pthread.h> #include <stdio.h> //记得导入刚刚编译的那个.h文件 #include "
TestThread.h" //定义一个变量，接受创建线程后的线程id pthread_t pid; //定义子线程的主体函数 void*
thread_entity(void* arg) { while (1) { usleep(100); printf("i am new Thread!\n"
); } }//这个方法要参考.h文件的15行代码 JNIEXPOR void JNICALL
Java_com_luban_concurrency_LubanThread_start0(JNIEnv *env, jobject c1){
　　pthread_create(&pid,NULL,thread_entity,NULL); 　　while(1) 　　{ 　　　　usleep(100);
　　　　printf("I am Java_com_luban_concurrency_LubanThread_start0 \n"); 　　} }

解析类，把这个threadNew.c编译成为一个动态链接库，这样在java代码里会被laod到内存libTestThreadNative这个命名需要注意libxx，xx就等于你java那边写的字符串
gcc ‐fPIC ‐I ${JAVA_HOME}/include ‐I ${JAVA_HOME}/include/linux ‐shared ‐o
libTestThreadNative.so threadNew.c //需要把这个.so文件加入到path，这样java才能load到: export
LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:{libLubanThreadNative.so}
直接测试，运行我们自己写的那个java类直接测试看看结果能不能启动线程:
运行：java java1
现象：
main
I am Java_com_luban_concurrency_LubanThread_start0
main
I am Java_com_luban_concurrency_LubanThread_start0
main
I am Java_com_luban_concurrency_LubanThread_start0
main
。。。。。。

我们已经通过自己写的一个类，启动了一个线程，但是这个线程函数体是不是java的是C程序的，这个java线程的run方法不同。接下来我们来实现一下这个run：（C来调用java的方法，是jni反调用java方法）
java的代码里面提供一个run方法：

public class TestThread { static { //装载库，保证JVM在启动的时候就会装载，故而一般是也给static
System.loadLibrary("TestThread"); } public static void main(String[] args) {
　　TestThread testThread= new TestThread(); 　　testThread.start0(); } //
这个run方法，要让C程序员调用到，就完美了 public void run(){ 　　System.out.println("I am java
Thread !!"); } private native void start0(); }
C程序：


#include <pthread.h> #include <stdio.h> //记得导入刚刚编译的那个.h文件 #include "
TestThread.h" //定义一个变量，接受创建线程后的线程id pthread_t pid; //定义子线程的主体函数 void*
thread_entity(void* arg) { 　　run(); } //JNIEnv *env 相当于虚拟机 JNIEXPOR void
JNICALL Java_com_luban_concurrency_LubanThread_start0(JNIEnv *env, jobject c1){
　　//定一个class 对象 　　jclass cls; 　　jmethodID cid; 　　jmethodID rid; 　　//定一个对象 　　
jobject obj; 　　jint ret= 0; 　　//通过虚拟机对象找到TestThread java class 　　cls =
(*env)->FindClass(env,"TestThread"); 　　if（cls == NULL）{ 　　　　printf("FindClass
Error!\n") 　　　　return; 　　} 　　cid = (*env)->GetMethodID(env, cls, "<init>", "()V"
); 　　if (cid == NULL) { 　　　　printf("GetMethodID Error!\n"); 　　　　return; 　　} 　　//
实例化一个对象 　　obj = (*env)->NewObject(env, cls, cid); 　　if(obj == NULL){ 　　　　printf(
"NewObject Error!\n") 　　　　return; 　　} 　　rid = (*env)->GetMethodID(env, cls, "run
", "()V"); 　　ret = (*env)->CallIntMethod(env, obj, rid, Null); 　　printf("Finsh
call method!\n") } int main(){ 　　return 0; } 然后再走一遍生成.class、.h 、so 然后执行
jni反调用java编译： gcc-o threadNew threadNew.c -I /usr/lib/jvm/java-1.8.0
-openjdk/include -I /usr/lib/jvm/java-1.8.0-openjdk/include/linux -L
/usr/lib/jvm/java-1.8.0- openjdk/jre/lib/amd64/server -ljvm -pthread 指定：export
LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:{libLubanThreadNative.so} 显示： I am java Thread
！！ Finsh call method!
至此c调用java的已经完成（只是模拟）（其实C调用java的时候并不是调用jni反射调用的，而是用的C++的一个函数）
由上可知java thread的调用及反调用：
调用了一个start0方法，而start0方法又是一个native方法，native方法是由Hotspot提供的，并且调用OS
pthread_create()
证实： java thread —-对应-—> OS thread

 

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