【转】线程、Thread类和线程终止

2022-09-14 09:50:13

一、线程Thread启动

0. Thread类实现了java.lang.Runnable接口，即实现了run方法。虽然在Sun JDK中，start()调用了start0()方法，start0()方法又是native的，但实际上新的线程就是调用了Thread的run()方法，当然这native的实现中一定有线程的fork操作，使两个线程并列执行。

1. Thread类有8个重载的构造方法。在Sun JDK的源码中，这8个构造方法都是调用了一个私有的init()方法来初始化对象的各个属性。这其中会将当前调用线程作为parent线程，确定线程组和安全权限。说一句，线程组主要是做安全方面考虑的，《Thinking in Java》这本书中表示线程组实际上是一个比较失败的东西，没有具体去提，本文也不会详细去说明。除此之外的代码逻辑如下，设置了各个Thread对象的属性。

private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
                  long stackSize) {
    if (name == null) {
        throw new NullPointerException("name cannot be null");
    }
 
    Thread parent = currentThread();
    SecurityManager security = System.getSecurityManager();
    if (g == null) {
        //Determine if it‘s an applet or not
 
        // If there is a security manager, ask the security manager what to do.
        if (security != null) {
            g = security.getThreadGroup();
        }
 
        //If the security doesn‘t have a strong opinion of the matter use the parent thread group.
        if (g == null) {
            g = parent.getThreadGroup();
        }
    }
 
    // checkAccess regardless of whether or not threadgroup is explicitly passed in.
    g.checkAccess();
 
    // Do we have the required permissions?
    if (security != null) {
        if (isCCLOverridden(getClass())) {
            security.checkPermission(SUBCLASS_IMPLEMENTATION_PERMISSION);
        }
    }
 
    g.addUnstarted();
 
    this.group = g;
    this.daemon = parent.isDaemon();
    this.priority = parent.getPriority();
    this.name = name.toCharArray();
    if (security == null || isCCLOverridden(parent.getClass()))
        this.contextClassLoader = parent.getContextClassLoader();
    else
        this.contextClassLoader = parent.contextClassLoader;
    this.inheritedAccessControlContext = AccessController.getContext();
    this.target = target;
    setPriority(priority);
    if (parent.inheritableThreadLocals != null)
        this.inheritableThreadLocals =
            ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
    // Stash the specified stack size in case the VM cares
    this.stackSize = stackSize;
 
    // Set thread ID
    tid = nextThreadID();
}

其中target属性是Runnable对象，也是线程所要完成的执行任务内容，而deamon则是一个是否为守护线程的布尔值标记，可以看到默认是继承于当前调用线程的(parent)，这个可以通过setDaemon来重新设置，上下文的类加载器contextClassLoader也是一样。

2. 线程的运行启动。即调用start()方法，上面刚刚提到，实际会调用到run()方法。如果是Thread的子类，则可以通过重写run()方法来做任务实现。而在Thread默认的run()方法实现中，是这样子的：

if (target != null) {
   target.run();
}

这个target前面提到过，就是初始化的Runnable任务对象。

3. 线程状态。对于一个线程来讲，状态通常可以分为几大类NEW、RUNNING、BLOCKED、DEAD，当然Running可以分为真正执行和就绪，阻塞BLOCKED也有多种阻塞方式。在1.5之后的Sun JDK中，Thread内部是有一个State的枚举类的，但这个通常不是用来做开发，而是用于测试。通常来说，我们能做的就是用Thread对象的isAlive()方法判断，得到true或者false。

二、线程Thread终止

看下面代码，觉得会怎样？

public class App {
    static class ExRun implements Runnable {
        public void run() {
            System.out.println("throwing...");
            throw new RuntimeException();
        }
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        try {
            new Thread(new ExRun()).start();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("runtime ex. catched!");
        }
    }
}

会在控制台打出”runtime ex. catched!”？你确定么？不怕大家笑话，几年我第一眼看类似这段代码的时候，竟然也认为这很理所当然。其实，这也许不是年头的问题，是是否仔细思考和经验问题。只要仔细想一想，既然已经new了一个Thread并且让他start()去了，异常又不是在new的过程中或者start的过程中出来的，抛不抛异常关这个主线程什么事儿。

那如果一个被主线程创建的新线程除了什么“故障”，就让其悄悄地自生自灭么？有没有补救方案呢？有的。在JavaSE5之前，这个问题直接交给线程组(ThreadGroup)了事儿，但在这之后就有了java.lang.Thread$UncaughtExceptionHandler($是内部关系，后者是前者的内部类/接口)这么一个interface，里面只有一个方法：

void uncaughtException(Thread t, Throwable e);

这个方法就是负责处理异常的，Thread参数不说了，那这个Throwable又是啥，这个就是Exception的老爸了，不了解的异常类层次结构的，这儿您就可以查查去了。既然是Throwable，其实也就不只是Exception了，Error也会被处理到。

接着就简单说下怎么用，Thread类的两个方法：

public void setUncaughtExceptionHandler(UncaughtExceptionHandler eh)
public static void setDefaultUncaughtExceptionHandler(UncaughtExceptionHandler eh)

第一个是实例方法，需要针对某个Thread对象使用，而第二个是静态方法，设置全局的默认处理方法，但这两个不冲突，在Thread中是两个独立的handler属性。但毕竟默认的和非默认的还不一样，有个顺序问题，这里又不得不再提到线程组（ThreadGroup）。

在JavaSE5之前，没有UncaughtExceptionHandler这个东西，所以出错会直接交给Thread的ThreadGroup对象属性group处理，因为ThreadGroup有处理异常的方法，而UncaughtExceptionHandler出来后，ThreadGroup也实现了这个接口。按照文档注释说明：

优先检查线程的uncaughtExceptionHandler
否则交给group处理
最后才可能轮到defaultUncaughtExceptionHandler

而看源码中线程组的处理实际上是追溯一个parent（也是ThreadGroup类对象）链：

public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
    if (parent != null) {
        parent.uncaughtException(t, e);
    } else {
        Thread.UncaughtExceptionHandler ueh =
            Thread.getDefaultUncaughtExceptionHandler();
        if (ueh != null) {
            ueh.uncaughtException(t, e);
        } else if (!(e instanceof ThreadDeath)) {
            System.err.print("Exception in thread \""
                             + t.getName() + "\" ");
            e.printStackTrace(System.err);
        }
    }
}

最后为空时，采用全局默认的的handler。

线程异常就说道这，已经说了不少了，下面简单说两句JVM的退出/停止。

通常我们在课本上都会知道java.lang.System类有个方法是exit(int)，这个会让程序退出，而实际上这个方法实际上是java.lang.Runtime类exit(int)的封装（其实System还有像gc()等很多方法，实际执行者都是这个java.lang.Runtime类对象），意义是告诉当前运行环境关闭运行，也就通常被理解为JVM“关闭”。

说下Runtime类，这个类是个单例模式的类，即从头到尾程序只能获得同一个对象引用，即调用静态方法Runtime.getRuntime()所得。Runtime类负责和运行时环境相关的各种任务，有很多有趣的方法，比如很多应用（如Tomcat）中某些线程池中线程数目的确定和当前运行环境处理器个数有关，则可通过Runtime的availableProcessors()方法获得。这里重点说下exit()方法。

还有一个概念需要说下，就是ShutdownHook，这个听起来“高端洋气上档次”的东西实际上就是一个Thread，但它的特殊就在于是一个hook，在JVM关闭(exit)的时候才会执行到。就如线程和中断的关系一样，JVM和exit()也是一样，exit()的执行并不是虚拟机马上关掉，而是安排结束时所要执行任务，按文档说明分上下两个过程，前面的过程就是shutdown对应Thread执行的过程。要想让虚拟机优雅的结束，exit()安排执行shutdownHook清理环境是必要的，还说Tomcat吧，终止的时候也会执行注册过的hook。执行hook的时候，通常守护/非守护线程也都仍然可以执行，但对hookd的新增和移除则不可以了。

Runtime和shutdonwHook关联起来的方法，主要就是这俩了：

public void addShutdownHook(Thread hook)
public boolean removeShutdownHook(Thread hook)

具体用法不用多说估计看文档都能懂，需要注意的地方就是，想要remove必需在add的时候留有hook的Thread对象引用。

和Thread的stop()类似，Runtime也有halt()方法，但这是一个“暴力停机”的方法，不会考虑hook的执行，如果情况允许，exit()还是优雅的选择。

转自：

线程、Thread类和线程终止相关整理（上）

线程、Thread类和线程终止相关整理（下）——线程异常&JVM停止

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