基于 Hotspot 的 Java 线程源码分析(下)

简介: Java 线程其实是映射到操作系统的内核线程上的,所以 Java 线程基本上也就是操作系统在进行管理。在 Linux系统中,线程和进程用的是同一个结构体进行描述的,只不过进程拥有自己独立的地址空间,而同一个进程的多个线程之间是共享资源的。

再回到我们的 start0 方法,此时我们就去查找 JVM_StartThread 方法是在他是在/hotspot/src/share/vm/prims/jvm.cpp 这个文件里面:


JVM_ENTRY(void, JVM_StartThread(JNIEnv* env, jobject jthread))
  JVMWrapper("JVM_StartThread");
  JavaThread *native_thread = NULL;
  // We cannot hold the Threads_lock when we throw an exception,
  // due to rank ordering issues. Example:  we might need to grab the
  // Heap_lock while we construct the exception.
  bool throw_illegal_thread_state = false;
  // We must release the Threads_lock before we can post a jvmti event
  // in Thread::start.
  {
    // Ensure that the C++ Thread and OSThread structures aren't freed before
    // we operate.
    MutexLocker mu(Threads_lock);
    // 1. 判断 Java 线程是否启动,如果已经启动,抛出异常
    if (java_lang_Thread::thread(JNIHandles::resolve_non_null(jthread)) != NULL) {
      throw_illegal_thread_state = true;
    } else {
      // 2. 如果没有创建,则会创建线程 
      jlong size =
             java_lang_Thread::stackSize(JNIHandles::resolve_non_null(jthread));  
      size_t sz = size > 0 ? (size_t) size : 0;
      // 虚拟机创建 JavaThread, 该类内部会创建操作系统线程,然后关联 Java 线程  
      native_thread = new JavaThread(&thread_entry, sz);
      if (native_thread->osthread() != NULL) {
        // Note: the current thread is not being used within "prepare".
        native_thread->prepare(jthread);
      }
    }
  }
  if (throw_illegal_thread_state) {
    THROW(vmSymbols::java_lang_IllegalThreadStateException());
  }
  assert(native_thread != NULL, "Starting null thread?");
  if (native_thread->osthread() == NULL) {
    // No one should hold a reference to the 'native_thread'.
    delete native_thread;
    if (JvmtiExport::should_post_resource_exhausted()) {
      JvmtiExport::post_resource_exhausted(
        JVMTI_RESOURCE_EXHAUSTED_OOM_ERROR | JVMTI_RESOURCE_EXHAUSTED_THREADS,
        "unable to create new native thread");
    }
    THROW_MSG(vmSymbols::java_lang_OutOfMemoryError(),
              "unable to create new native thread");
  }
  // 设置线程状态为 Runnable
  Thread::start(native_thread);
JVM_END


JavaThread 类的构造方法我们一起来看看,他是通过 os::create_thread 函数来进行创建 Java 对应的内核线程


JavaThread::JavaThread(ThreadFunction entry_point, size_t stack_sz) :
  Thread()
{
  if (TraceThreadEvents) {
    tty->print_cr("creating thread %p", this);
  }
  initialize();
  _jni_attach_state = _not_attaching_via_jni;
  set_entry_point(entry_point);
  os::ThreadType thr_type = os::java_thread;
  thr_type = entry_point == &compiler_thread_entry ? os::compiler_thread :
                                                     os::java_thread;
  // 创建Java线程对应的内核线
  os::create_thread(this, thr_type, stack_sz);
  _safepoint_visible = false;
}


os:create_thread 其实主要就是一个用来支持跨平台创建线程的, 以 Linux 为例 (hotspot/src/os/linux/vm/os_linux.cpp):


bool os::create_thread(Thread* thread, ThreadType thr_type, size_t stack_size) {
  // ...
  // 创建 OSThread 内核线程对象
  OSThread* osthread = new OSThread(NULL, NULL);
  // 绑定
  thread->set_osthread(osthread);
  pthread_t tid;
  // pthread_create 为 linux api 用来创建线程。
  int ret = pthread_create(&tid, &attr, (void* (*)(void*)) java_start, thread);
  // ...  
  return true;
}


我们可以通过 ubantu 的控制台来查询接口信息


man pthread_create 来进行查询文档


image.png


通过文档我们可以了解,当 pthread_create 函数执行创建完线程之后会调用第三个参数传递过去的回调函数


int ret = pthread_create(&tid, &attr, (void* ()(void)) java_start, thread);


在这里就是 java_start 函数


// Thread start routine for all newly created threads
static void *java_start(Thread *thread) {
  // 主要是调用 Thread 的 run 方法
  thread->run();
  return 0;
}


thread.cpp 中 JavaThread::run 方法最终调用了 thread_main_inner 方法:


// The first routine called by a new Java thread
void JavaThread::run() {
  // We call another function to do the rest so we are sure that the stack addresses used
  // from there will be lower than the stack base just computed
  thread_main_inner();
  // Note, thread is no longer valid at this point!
}


thread_main_inner 方法内,在调用咱们之前创建 JavaThread 对象的时候传递进来的 entry_point 方法:


void JavaThread::thread_main_inner() {
  if (!this->has_pending_exception() &&
      !java_lang_Thread::is_stillborn(this->threadObj())) {
    {
      ResourceMark rm(this);
      this->set_native_thread_name(this->get_thread_name());
    }
    HandleMark hm(this);
    // 调用 entry_point 方法
    this->entry_point()(this, this);
  }
  DTRACE_THREAD_PROBE(stop, this);
  this->exit(false);
  delete this;
}


通过上面的代码我们可以看到先创建了一个 JavaThread 对象, 然后传入了 thread_entry 方法


// JVM_StartThread 创建操作系统线程,执行  thread_entry 函数
static void thread_entry(JavaThread* thread, TRAPS) {
  HandleMark hm(THREAD);
  Handle obj(THREAD, thread->threadObj());
  JavaValue result(T_VOID);
  // Thrad.start() 调用 java.lang.Thread 类的 run 方法
  JavaCalls::call_virtual(&result,
                          obj,
                          KlassHandle(THREAD, SystemDictionary::Thread_klass()),
                          vmSymbols::run_method_name(),
                          vmSymbols::void_method_signature(),
                          THREAD);
}


我们再来看看我们 Java 中  Thread 类的 run 方法


public void run() {
    if (target != null) {
        // Thread.run() 又调用 Runnable.run()
        target.run(); 
    }
}


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