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周末抽了点时间，研究了下HotSpot是如何创建Java线程的，顺便总结一下。文中引用的源码里删除很多细节，只保留了主要过程，感兴趣的同学可以自己去深入研究。能力有限，错误地方恳请指正。
一：Java线程介绍
做Java开发或者Android的同学，肯定对Java线程很熟悉。之前在阅读一些JVM相关的书时，了解到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，而同一个进程的线程之间是共享资源的。
二：Java线程入口分析
想要启动一个Java线程，主要有两种方法，第一种可以实现一个继承自Thread的子类，重写run（）；第二种可以实现一个Runnable，交给Thread执行。这两种方法都很简便，我们可以根据自己的业务需求选择，但是无论选择哪种方法，都需要调用Thread.start（），才能真正的启动一个异步线程进行工作，笔者刚上大学接触Java时，曾经天真的以为调用Thread.run（）就行了，其实直接调用run（），JVM并不会去创建一个线程，run（）只会工作在原有线程，和调用普通对象的方法没有任何区别。
上面提到了要想启动线程，必须要调用Thread.start（），那么这个方法便是我们研究的入口了。
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) {
/* do nothing. If start0 threw a Throwable then
it will be passed up the call stack */
}
}
}
private native void start0();
通过上面的代码可以得知，start（）方法中做了一些线程状态判断等工作，但是真正启动Java线程的地方是调用了start0（），start0（）是一个Native方法。start0（）是何处实现的呢？我们先来看看Thread.c 中的一段定义：
static JNINativeMethod methods[] = {
{"start0", "()V", (void *)&JVM_StartThread},
{"stop0", "(" OBJ ")V", (void *)&JVM_StopThread},
{"isAlive", "()Z", (void *)&JVM_IsThreadAlive},
{"suspend0", "()V", (void *)&JVM_SuspendThread},
{"resume0", "()V", (void *)&JVM_ResumeThread},
{"setPriority0", "(I)V", (void *)&JVM_SetThreadPriority},
{"yield", "()V", (void *)&JVM_Yield},
{"sleep", "(J)V", (void *)&JVM_Sleep},
{"currentThread", "()" THD, (void *)&JVM_CurrentThread},
{"countStackFrames", "()I", (void *)&JVM_CountStackFrames},
{"interrupt0", "()V", (void *)&JVM_Interrupt},
{"isInterrupted", "(Z)Z", (void *)&JVM_IsInterrupted},
{"holdsLock", "(" OBJ ")Z", (void *)&JVM_HoldsLock},
{"getThreads", "()[" THD, (void *)&JVM_GetAllThreads},
{"dumpThreads", "([" THD ")[[" STE, (void *)&JVM_DumpThreads},
{"setNativeName", "(" STR ")V", (void *)&JVM_SetNativeThreadName},
};
上面定义了一个数组，数组中存放的为JNINativeMethod类型的结构体变量，JNINativeMethod定义在jni.h中：
typedef struct {
char *name;
char *signature;
void *fnPtr;
} JNINativeMethod;
JNINativeMethod主要是进行一个jni方法的映射关系，将native方法和真正的实现方法进行绑定。那么具体是何时进行绑定的呢？java层的Thread在类的静态初始化块中，调用了registerNatives（）方法：
private static native void registerNatives();
static {
registerNatives();
}
我们来看看registerNatives（）对应的Jni方法：
JNIEXPORT void JNICALL Java_java_lang_Thread_registerNatives(JNIEnv *env, jclass cls)
{
(*env)->RegisterNatives(env, cls, methods, ARRAY_LENGTH(methods));
}
可见此时会将上述数组methods中的方法映射关系进行注册。
注册好了后，我们再来看看上面定义的数组，这里面将Java线程中的很多native方法与实现其功能的方法指针进行了绑定，比如start0（）就和JVM_StartThread进行了绑定。所以我们想研究start0（），就直接看看JVM_StartThread指针所指向的方法即可。
三：Java线程的创建
JVM_StartThread定义在jvm.cpp中：
JVM_ENTRY(void, JVM_StartThread(JNIEnv* env, jobject jthread))
JVMWrapper("JVM_StartThread");
JavaThread *native_thread = NULL;
bool throw_illegal_thread_state = false;
{
MutexLocker mu(Threads_lock);
if (java_lang_Thread::thread(JNIHandles::resolve_non_null(jthread)) != NULL) {
throw_illegal_thread_state = true;
} else {
jlong size =
java_lang_Thread::stackSize(JNIHandles::resolve_non_null(jthread));
size_t sz = size > 0 ? (size_t) size : 0;
native_thread = new JavaThread(&thread_entry, sz);
if (native_thread->osthread() != NULL) {
native_thread->prepare(jthread);
}
}
}
......
Thread::start(native_thread);
JVM_END
源码中本来有很多英文注释，我这里先给删了，下面来一步步分析下上面的代码吧。
1：判断Java线程是否已经启动，如果已经启动过，则会抛异常。
if (java_lang_Thread::thread(JNIHandles::resolve_non_null(jthread)) != NULL) {
throw_illegal_thread_state = true;
}
2: 如果第一步判断中，Java线程没有启动过，则会开始创建Java线程。
jlong size = java_lang_Thread::stackSize(JNIHandles::resolve_non_null(jthread));
size_t sz = size > 0 ? (size_t) size : 0;
native_thread = new JavaThread(&thread_entry, sz);
Java线程的创建过程主要就在JavaThread的构造函数中：
JavaThread::JavaThread(ThreadFunction entry_point, size_t stack_sz) :
Thread()
{
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;
os::create_thread(this, thr_type, stack_sz);
}
最后一句os::create_thread(this, thr_type, stack_sz) 便开始真正的创建Java线程对应的内核线程。
bool os::create_thread(Thread* thread, ThreadType thr_type,
size_t req_stack_size) {
......
pthread_t tid;
int ret = pthread_create(&tid, &attr, (void* (*)(void*)) thread_native_entry, thread);
......
return true;
}
上面这个方法主要就是利用pthread_create（）来创建线程。其中第三个参数thread_native_entry便是新起的线程运行的初始地址，其为定义在os_bsd.cpp中的一个方法指针，而第四个参数thread即thread_native_entry的参数：
static void *thread_native_entry(Thread *thread) {
......
thread->run();
......
return 0;
}
新线程创建后就会从thread_native_entry（）开始运行，thread_native_entry（）中调用了thread->run（）：
// thread.cpp
void JavaThread::run() {
......
thread_main_inner();
}
此方法最后调用了thread_main_inner（）：
// thread.cpp
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);
this->entry_point()(this, this);
}
DTRACE_THREAD_PROBE(stop, this);
this->exit(false);
delete this;
}
我们重点关注下this->entry_point()(this, this)，entry_point（）返回的其实就是在 new JavaThread(&thread_entry, sz) 时传入的thread_entry。这里就相当于调用了thread_entry（this，this）。thread_entry定义在jvm.cpp中：
// jvm.cpp
static void thread_entry(JavaThread* thread, TRAPS) {
HandleMark hm(THREAD);
Handle obj(THREAD, thread->threadObj());
JavaValue result(T_VOID);
JavaCalls::call_virtual(&result,
obj,
KlassHandle(THREAD, SystemDictionary::Thread_klass()),
vmSymbols::run_method_name(),
vmSymbols::void_method_signature(),
THREAD);
}
哈哈，这里见到了一个老朋友：JavaCalls。JavaCalls模块是用来调用Java方法的。不了解的朋友可以直接看之前写的文章《JVM方法执行的来龙去脉》。
我们来看看这里调用JavaCalls::call_virtual（）传入的一些参数：
obj：Java线程对象；
KlassHandle(THREAD, SystemDictionary::Thread_klass())：Java线程类，记录在SystemDictionary中，即java_lang_Thread；
vmSymbols::run_method_name()：即”run”；
vmSymbols::void_method_signature()：即”()V”；
经过上面的分析，这里其实就是开始调用Java线程对象的run（）方法。
3：开始执行所创建的内核线程，即从第二步所说的thread_entry处开始执行。
Thread::start(native_thread);
四：总结
到这里Java线程就已经真正的运行起来了，总结下上面的过程：
1：调用Java线程start（）方法，通过jni方式，调用到JVM层。
2：JVM通过pthread_create（）创建一个系统内核线程，并指定内核线程的初始运行地址，即一个方法指针。
3：在内核线程的初始运行方法中，利用JavaCalls模块，调用java线程的run（）方法，开始java级别的线程执行。
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