摘要：無論它由子類覆寫提供還是由對象提供，方法最終都會新建一個線程來執(zhí)行這個方法。這種方法看上去好像復(fù)雜了好多，但其實就是通過新建類的對象來創(chuàng)建線程?？偨Y(jié)在中，創(chuàng)建一個線程，有且僅有一種方式創(chuàng)建一個類實例，并調(diào)用它的方法。

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談到線程同步與通信，線程本身的概念是繞不開的，而進(jìn)程和線程的概念已經(jīng)是老生常談的話題了，一些基本的概念本文就不再討論了，本篇僅僅致力于通過源碼，了解線程的構(gòu)造與啟動，從而更深入的了解線程。

本文源碼基于jdk1.8 。

閱讀完本文，你應(yīng)當(dāng)有能力回答以下常見面試題：

創(chuàng)建線程有哪幾種方式？

如何啟動一個線程？

線程的run方法和start方法有什么區(qū)別？

我們看Thread類的定義知道，它實現(xiàn)了Runable接口

public class Thread implements Runnable {
    ...
}

而Runnable接口的定義如下:

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

它只有一個抽象方法run。同時，該接口還被@FunctionalInterface注解標(biāo)注，說明它是一個函數(shù)式接口(@FunctionalInterface是java 1.8版本之后引入的)。這意味著我們可以使用Lambda表達(dá)式來創(chuàng)建Runnable接口的實例，這個我們到后面再舉例。

在java中，創(chuàng)建一個線程，有且僅有一種方式:

創(chuàng)建一個Thread類實例，并調(diào)用它的start方法。

這寫在了java語言規(guī)范中(參見The Java Language Specification, Java SE 8 Edition, P659,chapter17):

Threads are represented by the Thread class. The only way for a user to create a thread is to create an object of this class; each thread is associated with such an object. A thread will start when the start() method is invoked on the corresponding Thread object.

要創(chuàng)建一個Thread類的實例自然要通過構(gòu)造函數(shù)，Thread的public構(gòu)造函數(shù)有8個之多，但是他們本質(zhì)上都調(diào)用了同一個init函數(shù):

public Thread() {
    init(null, null, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}
public Thread(String name) {
    init(null, null, name, 0);
}
public Thread(Runnable target) {
    init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}
public Thread(Runnable target, String name) {
    init(null, target, name, 0);
}
public Thread(ThreadGroup group, Runnable target) {
    init(group, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}
public Thread(ThreadGroup group, String name) {
    init(group, null, name, 0);
}
public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name) {
    init(group, target, name, 0);
}
public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name, long stackSize) {
    init(group, target, name, stackSize);
}

可見，這八個public類型的構(gòu)造函數(shù)只不過是給init的方法的四個參數(shù)分別賦不同的值, 這四個參數(shù)分別是:

ThreadGroup g（線程組）

Runnable target （Runnable 對象）

String name （線程的名字）

long stackSize （為線程分配的棧的大小，若為0則表示忽略這個參數(shù)）

而init方法又調(diào)用了另一個init方法，設(shè)置了AccessController，以及inheritThreadLocals參數(shù):

/**
 * Initializes a Thread with the current AccessControlContext.
 * @see #init(ThreadGroup,Runnable,String,long,AccessControlContext,boolean)
 */
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name, long stackSize) {
    init(g, target, name, stackSize, null, true);
}

//上面那個init方法最終調(diào)用了下面這個方法:

/**
 * Initializes a Thread.
 *
 * @param g the Thread group
 * @param target the object whose run() method gets called
 * @param name the name of the new Thread
 * @param stackSize the desired stack size for the new thread, or
 *        zero to indicate that this parameter is to be ignored.
 * @param acc the AccessControlContext to inherit, or
 *            AccessController.getContext() if null
 * @param inheritThreadLocals if {@code true}, inherit initial values for
 *            inheritable thread-locals from the constructing thread
 */
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name, long stackSize, AccessControlContext acc, boolean inheritThreadLocals) {
    ...
}

init方法中有一些關(guān)于線程組和訪問控制上下文的設(shè)置，這里我們暫時就不深入討論了。

所以綜上來看，我們最常用的也就兩個參數(shù):

Runnable target （Runnable 對象）

String name （線程的名字）

而對于線程的名字，其默認(rèn)值為"Thread-" + nextThreadNum(), nextThreadNum方法又是什么呢:

/* For autonumbering anonymous threads. */
private static int threadInitNumber;
private static synchronized int nextThreadNum() {
    return threadInitNumber++;
}

可見，它就是一個簡單的遞增計數(shù)器，所以如果創(chuàng)建線程時沒有指定線程名，那線程名就會是:
Thread-0, Thread-1, Thread-2, Thread-3, ...

至此，我們看到，雖然Thread類的構(gòu)造函數(shù)有這么多，但對我們來說真正重要的參數(shù)只有一個：

Runnable target （Runnable 對象）

所以創(chuàng)建一個線程實例最重要的是要傳入一個Runnable類型對象。

既然是Runnable類型，那么這個target必然是實現(xiàn)了Runnable接口的，也就是說該對象一定覆寫了run方法。

我們知道，Thread類本身也實現(xiàn)了Runnable接口，所以它必然也覆寫了run方法，我們先來看看它的run方法:

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

可以看到，這個run方法僅僅是調(diào)用了target對象的run方法，如果我們在線程構(gòu)造時沒有傳入target（例如調(diào)用了無參構(gòu)造函數(shù)），那么這個run方法就什么也不會做。

線程對象創(chuàng)建完了之后，接下來就是啟動一個線程，在java中，啟動一個線程必須調(diào)用線程的start方法:

/**
 * Causes this thread to begin execution; the Java Virtual Machine
 * calls the run method of this thread.
 * 

 * The result is that two threads are running concurrently: the
 * current thread (which returns from the call to the
 * start method) and the other thread (which executes its
 * run method).
 * 

 * 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 */
        }
    }
}

private native void start0()

這個方法本質(zhì)是調(diào)用了native的start0()方法，但是它的注釋部分說明一些很重要的信息:

這個方法使得線程開始執(zhí)行，并由JVM來執(zhí)行這個線程的run方法，結(jié)果就是有兩個線程在并發(fā)執(zhí)行，一個是當(dāng)前線程，也就是調(diào)用了Thread#start方法的線程，另一個線程就是當(dāng)前thread對象代表的線程，它執(zhí)行了run方法。

也就是說，這個Thread類實例代表的線程最終會執(zhí)行它的run方法，而上面的分析中我們知道，它的run做的事就是調(diào)用Runnable對象的run方法，如果Runnable對象為null, 就啥也不做:

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

有的同學(xué)就要問了，繞了一大圈，忙了大半天，最后不就是為了執(zhí)行target對象的run方法嗎？為什么我們不直接調(diào)用target的run方法？這一層層的調(diào)用究竟是為了啥？ 答案是：

為了使用多線程 ！

我們知道，Thread類從定義上看就是個普通的java類，是什么魔法讓它從一個普通的java類晉升為一個可以代表線程的類呢？是native方法！

如果我們直接調(diào)用target對象的run方法，或者Thread類的run方法，那就是一個普通調(diào)用，因為run方法就是普普通通的類方法，與我們平時調(diào)用的其他類方法沒有什么不同，這并不會產(chǎn)生多線程。

但是，如果我們調(diào)用了start方法，由于它內(nèi)部使用了native方法來啟動線程，它將導(dǎo)致一個新的線程被創(chuàng)建出來, 而我們的Thread實例, 就代表了這個新創(chuàng)建出來的線程, 并且由這個新創(chuàng)建出來的線程來執(zhí)行Thread實例的run方法。

說了這么多理論的東西，下面讓我們通過一個實戰(zhàn)來加深理解。java官方文檔給我們提供了兩種創(chuàng)建線程的方法.

首先我們自定義一個繼承自Thread的類，并覆寫run方法:

public class CustomizedThread extends Thread {
    public void run() {
        System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "線程]: " + "我是定義在CustomizedThread類中的run方法。");
    }
}

然后我們創(chuàng)建類的實例，并調(diào)用start方法啟動這個線程:

public class CustomizedThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "線程]: " + "我在main方法里");
        CustomizedThread myThread = new CustomizedThread();
        myThread.start();
    }
}

執(zhí)行結(jié)果:

[main線程]: 我在main方法里
[Thread-0線程]: 我是定義在CustomizedThread類中的run方法。

可見，這里有兩個線程，一個是main線程，它執(zhí)行了main方法，一個是Thread-0線程，它是我們自定義的線程，它執(zhí)行了run方法。

如果我們不通過start方法來運(yùn)行線程會有什么不同呢:

public class CustomizedThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "線程]: " + "我在main方法里");
        CustomizedThread myThread = new CustomizedThread();
        //myThread.start();
        myThread.run();
    }
}

這里我們直接調(diào)用自定義線程的run方法，看看結(jié)果有什么不同:

[main線程]: 我在main方法里
[main線程]: 我是定義在CustomizedThread類中的run方法。

可見，這次只有一個main線程，由main線程執(zhí)行了我們自定義線程類的run方法，并沒有新的線程產(chǎn)生。 其實這個時候，CustomizedThread的run方法就是一個普普通通的類的普普通通的方法，與我們平時定義的方法并沒有什么特別之處。

有的同學(xué)要問了，上面不是說創(chuàng)建一個線程最重要的是傳入一個Runnable對象嗎？ 我沒有看到Runnable對象?。?別急，我們來分析一下：

首先，我們的CustomizedThread繼承自Thread類，則我們會調(diào)用父類的無參構(gòu)造函數(shù):

public Thread() {
    init(null, null, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}

這個構(gòu)造函數(shù)中，target對象為null;

然后，我們使用了myThread.start()，因為我們在子類中沒有定義start方法，所以，這個方法來自父類，而Thread類的start方法的作用我們已經(jīng)講過，它將新建一個線程，并調(diào)用它的run方法，這個新建的線程的抽象代表就是我們的CustomizedThread，所以它的(CustomizedThread的)run方法將會被調(diào)用。

那么，如果我們的子類沒有覆寫run方法呢？，那自然是繼承Thread類自己的run方法了:

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

而Thread類的run方法調(diào)用的又是target對象的run方法，而target對象現(xiàn)在為null, 所以這個方法啥也不做。

所以到這里我們就很清晰了，創(chuàng)建一個線程最重要的是定義一個run方法，這個run方法要么通過繼承Thread類的子類覆寫，要么通過直接構(gòu)造Thread類時傳入一個Runnable的target對象。無論它由子類覆寫提供還是由target對象提供，start方法最終都會新建一個線程來執(zhí)行這個run方法。

我們先來看官方的例子:

class PrimeRun implements Runnable {
     long minPrime;
     PrimeRun(long minPrime) {
         this.minPrime = minPrime;
     }

     public void run() {
         // compute primes larger than minPrime
          . . .
     }
}
//The following code would then create a thread and start it running:

 PrimeRun p = new PrimeRun(143);
 new Thread(p).start(); 

這個例子中首先定義了一個PrimeRun類實現(xiàn)了Runnable接口，接著實例化出一個對象p，并將這個對象作為參數(shù)傳遞給Thread類的構(gòu)造方法。

這種方法看上去好像復(fù)雜了好多，但其實就是通過新建Thread類的對象來創(chuàng)建線程。它本質(zhì)上就是傳遞一個Runnable對象給Thread的構(gòu)造函數(shù)，所以我們完全可以用匿名類，又因為Runnable是一個函數(shù)接口，所以上面的代碼完全可以被簡寫，我們來看一個例子：

public class CustomizedThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "線程]: " + "我在main方法里");
        Thread myThread = new Thread(() -> System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "線程]: " + "我是傳遞給Thread類的Runnable對象的run方法"));
        myThread.start();
    }
}

代碼輸出:

[main線程]: 我在main方法里
[Thread-0線程]: 我是傳遞給Thread類的Runnable對象的run方法

這里，myThread是我們new出來的Thread類的實例，我們調(diào)用了Thread類的構(gòu)造函數(shù):

public Thread(Runnable target) {
    init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}

傳入了一個Runnable對象，這個Runnable對象由lambda表達(dá)式表示。我們最后調(diào)用了 myThread.start()來啟動這個線程，通過上一節(jié)的分析我們知道，start方法會調(diào)用run方法，而thread類的run方法最終會調(diào)用target對象的run方法，而target對象的run方法就是我們傳進(jìn)來的lambda表達(dá)式。上面這個例子其實等效于下面這種寫法：

public class CustomizedThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "線程]: " + "我在main方法里");
        Thread myThread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "線程]: " + "我是傳遞給Thread類的Runnable對象的run方法");
            }
        });
        myThread.start();
    }
}

可見函數(shù)式接口和lambda表達(dá)式使我們的書寫變得簡潔多了。

在java中，創(chuàng)建一個線程，有且僅有一種方式:

創(chuàng)建一個Thread類實例，并調(diào)用它的start方法。

創(chuàng)建一個Thread類的實例最重要的是定義一個run方法，這個run方法說明了這個線程具體要做什么事情。有兩種方式定義一個run方法:

繼承Thread類，覆寫run方法

實現(xiàn)Runnale接口，將它作為target參數(shù)傳遞給Thread類構(gòu)造函數(shù)

啟動一個線程一定要調(diào)用該線程的start方法，否則，并不會創(chuàng)建出新的線程來。

(完)

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