一、JAVA线程的实现原理

重塑之路 2020-05-14

285

程序猿是高危职业，35岁是一个重要的瓶颈期。在35岁之前你如果没有积蓄过硬的技术实力，或在管理层面踩坑形成自己的管理风格，那在35岁到来之际，在上有老下有小、房贷车贷奶粉等等多重压力下，会过得相当卑微。在这样的危机感下，很多程序猿憋着一口气在往前冲，但很多人不知道冲向何方、很多人冲的不坚定…

其实技术这条路是很好走的，就五个层面：应用层、架构层、编程语言内核层、OS应用层、OS内核层，在今天这样的互联网环境下，你能找到任何你想学习的技术的甚多资料。除了架构层需要外部环境的支撑，其他四个层面你都可以通过自己的努力成为高手。对于JAVA而言，很多人都知道要去研究源码、JVM，但不知从何下手，目前市面上这块的资料还是挺欠缺的，本套课程就是对这块资料的补充。以JNI为切入点，带你深刻理解Java的线程池。不像你之前看过的文章或视频，看到的都是概念，本套课程让这些概念变得看得见摸得着。

本节是系列课程《利用JNI实现线程池》的开篇，将告诉你Java的线程是如何实现的。

完整课程获取方式：关注启明南公众号后回复：jni线程池

文章中贴出的是核心代码，完整代码获取方式：关注本公众号后回复：jni线程池源码

学习本章节需要什么基础

1、能看懂C代码

2、了解Java字节码，你知道什么是属性签名、方法签名

3、本套课程是JNI实战课程，需要你有一定的JNI基础

4、由于Java的线程是基于OS的线程实现的，所以需要你了解Linux下的线程知识

JNI如何抛出异常

由于写代码过程中需要针对变量进程判断、对可能出现的错误进行报错等，而Java的机制是通过抛出异常解决，那JNI如何抛出Java异常呢？

上代码，抛出RuntimeException（如果你看不懂这段代码，去补下C语言基础、JNI基础）

void throwRuntimeException(JNIEnv *jEnv, const char *msg) {
    assert(jEnv != NULL);


    JNIEnv env = *jEnv;


    jclass clazz = env->FindClass(jEnv, "java/lang/RuntimeException");


    env->ThrowNew(jEnv, clazz, msg);
}

实现Java伪线程

什么是伪线程？即JNI能运行自己实现的Java线程函数，但还是在主线程中运行

1、线程类

public class MyThread {


    public native void run0();


    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " say: " + i);
        }
    }
}

2、main函数所在类

public class Application {


    public static void main(String[] args) {
        System.loadLibrary("hello");


        new MyThread().run0();
    }
}

3、JNI端代码

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_qimingnan_jni_threadpool_MyThread_run0
        (JNIEnv *jEnv, jobject jobj) {
    JNIEnv env = *jEnv;


    /* 获取MyThread字节码 */
    jclass threadClass = env->GetObjectClass(jEnv, jobj);
    if (NULL == threadClass) {
        throwRuntimeException(jEnv, "获取线程类字节码失败");


        return;
    }


    /* 获取线程运行函数 */
    jmethodID runMethod = env->GetMethodID(jEnv, threadClass, "run", "()V");
    if (NULL == runMethod) {
        throwRuntimeException(jEnv, "获取线程运行函数失败");


        return;
    }


    /* 执行线程运行函数 */
    env->CallVoidMethod(jEnv, jobj, runMethod);
}

实现Java多线程

本案例会调用Linux的线程创建函数pthread_create实现真正意义上的多线程，Java的多线程实现原理与此相当

JNI端代码（Java端代码未做改动）

static JavaVM   *jvm = NULL;
static jclass   g_threadClass = NULL;


void* thread_fun(void *arg) {
    JNIEnv *jEnv = NULL;
    JNIEnv env = NULL;


    /* 将当前线程attach到jvm中，传出JNIEnv */
    (*jvm)->AttachCurrentThread(jvm, (void **)&jEnv, NULL);


    env = *jEnv;


    /* 获取线程运行函数 */
    jmethodID runMethod = env->GetMethodID(jEnv, g_threadClass, "run", "()V");
    if (NULL == runMethod) {
        throwRuntimeException(jEnv, "获取线程运行函数失败");


        goto return1;
    }


    /* 实例化线程类 */
    jobject threadObj = env->AllocObject(jEnv, g_threadClass);
    if (NULL == threadObj) {
        throwRuntimeException(jEnv, "实例化线程对象失败");


        goto return1;
    }


    /* 执行线程运行函数 */
    env->CallVoidMethod(jEnv, threadObj, runMethod);


return1:
    /* 删除注册的全局引用，否则会出现内存泄露 */
    env->DeleteGlobalRef(jEnv, g_threadClass);


    /* 接触attach，否则会出现线程无法退出或不正常退出、jvm会挂等奇葩情况 */
    (*jvm)->DetachCurrentThread(jvm);


    return (void *)0;
}


JNIEXPORT void JNICALL Java_com_qimingnan_jni_threadpool_MyThread_run0
        (JNIEnv *jEnv, jobject jobj) {
    JNIEnv env = *jEnv;
    pthread_t tid;


    /* 获取MyThread字节码 */
    g_threadClass = env->GetObjectClass(jEnv, jobj);
    if (NULL == g_threadClass) {
        throwRuntimeException(jEnv, "获取线程类字节码失败");


        return;
    }


    /* 注册为全局引用，否则其他线程访问不到 */
    env->NewGlobalRef(jEnv, g_threadClass);


    /* 获取jvm */
    env->GetJavaVM(jEnv, &jvm);


    /* 创建OS线程 */
    pthread_create(&tid, NULL, thread_fun, NULL);


    /* 测试主线程阻塞，Java线程类MyThread是否会运行 */
    sleep(5);


    /* 等待线程运行结束 */
    pthread_join(tid, NULL);
}

编译运行

编译（MAC端）

jcc -dynamiclib -I /Library/Java/JavaVirtualMachines/openjdk-12.0.2.jdk/Contents/Home/include/
com_qimingnan_jni_threadpool_MyThread.c common.c
-o /Users/zhangyu/Library/Java/Extensions/libhello.jnilib

运行结果

Thread-0 say: 0
Thread-0 say: 1
Thread-0 say: 2
Thread-0 say: 3
Thread-0 say: 4
Thread-0 say: 5
Thread-0 say: 6
Thread-0 say: 7
Thread-0 say: 8
Thread-0 say: 9

本章节两个案例建议童鞋们自己实践一遍，理解透彻，否则后面的课程跟起来会比较吃力。下个章节会分享如何实现线程池。

各位童鞋在阅读源码或实践的过程中有任何疑惑可留言，我会抽时间一一回复

java

文章转载自重塑之路，如果涉嫌侵权，请发送邮件至：contact@modb.pro进行举报，并提供相关证据，一经查实，墨天轮将立刻删除相关内容。

一、JAVA线程的实现原理

评论