线程的启动流程剖析及使用的设计模式

我们都知道，Java中构造线程的方式有两种，第一种是继承Thread类，然后覆写run方法；第二种是实现Runnable接口，然后实现run方法。但是最终启动的时候都是通过Thread对象的start方法启动的。那么既然逻辑写在了run方法中，启动的时候为什么调用start方法呢？

1.JDK Thread类的start方法源码解析

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) {
        }
    }
}

通过查看源码可以看到，在start方法中调用了start0这个方法，这个方法的实现如下：

private native void start0();

该方法是native方法，表示由JDK通过JNI来调用的。但是run方法何时调用的呢？
通过查看官方文档，可以看到说明，start0的底层实现中是调用了run方法的，只不过是通过C++实现的，感兴趣的可以翻一下对应的代码。

通过上述start方法的源码，可以总结出以下几个点：

• (1) 当线程被构造完成之后，有个状态变量会记录线程的状态，就是上述的threadStatus，初始值在类中声明的为0；
• (2) 调用start方法启动线程之后，threadStatus的值会被改变。如果再次重复调用start方法启动同一个线程时，会抛出IllegalThreadStateException异常；
• (3) thread线程启动之后，会被加入到一个线程组ThreadGroup中；
• (4) 线程如果启动失败了，线程组会对线程做失败处理，将其从线程组中移除；
• (5) 如果一个线程生命周期结束了，再次调用start方法试图启动线程的时候，会提示IllegalThreadStateException异常，也就是处于TERMINATED状态的线程没办法重新回到RUNNABLE或者RUNNING状态；

示例验证1：验证线程是否可以启动多次

Thread thread = new Thread(){
    @Override
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(5);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
};
thread.start();
thread.start();

运行上述代码，会出现以下异常信息：

Exception in thread "main" java.lang.IllegalThreadStateException
at java.lang.Thread.start(Thread.java:705)
at com.wb.spring.test.TestThread.main(TestThread.java:40)

示例验证2：线程生命周期结束，再次调用start方法启动

Thread thread = new Thread(){
    @Override
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1);
            System.out.println("线程运行完毕！");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
};
// 第一次启动
thread.start();
try {
    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(3);
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}
// 第二次启动
thread.start();

运行以上示例代码，将会得到如下的结果：

线程运行完毕！
Exception in thread "main" java.lang.IllegalThreadStateException
at java.lang.Thread.start(Thread.java:705)
at com.wb.spring.test.TestThread.main(TestThread.java:48)

从结果中可以看出，线程运行完成之后，生命周期就结束了，不能再次启动。

从上述示例中可以看到，都跑出了IllegalThreadStateException异常，但是两次出现该异常的情况却不一样。第一种线程还活着，生命周期未结束，只是不允许多次重复启动；而第二次是因为线程的生命周期已经结束，试图启动已经结束的线程，就会抛出该异常。

2.Thread类中的设计模式-模板设计模式

简介：模板设计模式指的是在继承结构中，父类中来确定算法结构，而具体的算法实现细节交给子类来完成。比如Thread类中run方法的源码如下，如果使用了Thread类的方式构造线程，其实run方法相当于一个空的实现，但是调用start方法的时候，却能够正确执行子类run方法的实现细节。

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

这种设计模式有利于父类确定程序的结构。
模板设计模式示例：

public class TemplateTest {
    public final void say(String msg) {
        System.out.println("000000");
        sayHello(msg);
        System.out.println("000000");
    }

    protected void sayHello(String msg) {
        
    }

    public static void main(String[] args) {
        TemplateTest test1 = new TemplateTest() {
            @Override
            protected void sayHello(String msg) {
                System.out.println("***" + msg + "***");
            }
        };
        test1.say("wb");
        TemplateTest test2 = new TemplateTest() {
            @Override
            protected void sayHello(String msg) {
                System.out.println("&&&" + msg + "&&&");
            }
        };
        test2.say("bw");
    }
}

输入结果如下：

000000
***wb***
000000
000000
&&&bw&&&
000000

可以看到，需要输入什么符号，可以自由地由子类来控制！这就是模板设计模式带来的好处！

以上就是Thread类启动线程的过程及使用的设计模式详解。欢迎评论转发。
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