前言
- 并发，这是一个值得深思的话题。它似无形却有形。我们平常的工作都是面向业务编程，CRUD居多，基本上与并发没什么交集。ok，并发是一个广泛的概念。那么咱们来聊聊多线程(java 多线程)。这里咱们来思考下问题：为什么要使用多线程？俗话说，一方有难八方支援。在今年的疫情初期，武汉的疫情非常严峻，如果仅靠武汉的白衣天使来医治病患，这无疑是一个长征项目，这就等同于单线程在干活。于是一批批来自于五湖四海的白衣天使前往武汉进行支援(点赞！)，此时就是多线程在协同工作。是的，你没想错，使用多线程的就是为了加快程序运行速度。换句话来说，就是提高cpu利用率。如果把国家的每个行政区比作cpu的一个核，那么咱们国家就是一个34核的cpu。试问下，一个核和34个核的处理速度，这不用我说，大家都懂吧！
- 上述的描述，可以得出一个结论：java线程与操作系统是等价的。接下来，咱们来证明下此结论
一、证明java线程等价于os的线程
- 为了能正常的看出效果，我选择window系统的任务管理器来证明这个结论
- 编写如下代码(InitThread.java)：
public class InitThread { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 100; i++) { new Thread(() -> { try { Thread.sleep(100000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }).start(); } } } -
执行代码之前，打开任务管理器，并查看线程数，如下图所示：
在这里插入图片描述 -
运行上述java类，然后再次查看任务管理器
在这里插入图片描述 -
综上，可以看出，我们使用java创建出一个线程与os中创建出一个线程是对等的。因此可以判断，
java创建线程时与os函数进行了交互。于是，我们来看下Thread类的start方法 - java.lang.Thread#start
// 上面部分代码省略 boolean started = false; try { // 调用了此方法开启了线程 start0(); started = true; } finally { // finally部分代码省略 } - java.lang.Thread#start0
// start0方法时一个native方法 private native void start0(); - 可以看到java调用Thread的start方法启动一个线程时，最终会调用到start0方法。而start0是native方法，何为native方法？什么是native方法呢？为了解释native方法，这里要描述下java的发展历史，很久很久以前，c语言很流行，所有的程序基本上都是c写的。在1995年，Java诞生了，它以不需要手动释放内存的特性深受程序员欢迎，java的开发团队为了解决java与c的通讯问题，所以使用c/c++写出了jvm。jvm在java中起到了非常大的作用，包括垃圾回收器、java与os的交互、与c语言的交互等等。native方法就是对应的一个c语言文件后java在调用它时是通过jvm来交互的
二、使用自定义native方法开启一个线程
2.1 使用os函数开启一个线程
ps：此时我选择的os为centos7 64位的os(拥有c语言编译环境)
-
第一步：查看os创建线程的api
#1. 安装man命令 => 为了查看函数信息 yum install man-pages #2. 执行如下命令查看os创建线程api，具体内容查看下图 man pthread_create在这里插入图片描述 -
第二步：使用os的api(pthread_create)创建一个线程
1.撰写myThread.c文件
```c
#include "pthread.h" //头文件，在pthread_create方法中有明确写到
#include "stdio.h"pthread_t pid; // 定义一个变量，用来存储生成的线程id, 在pthread_create方法中也有介绍
/**
- 定义主体函数
/
void run(void* arg) {
while(1) {
printf("\n Execting run function \n");
printf(arg);
sleep(1);
}
}
/**
- 若要编译成可执行文件，则需要写main方法
*/
int main() {
pthread_create(&pid, NULL, run, "123"); // 调用os创建线程api
while(1) { // 这里必须要写个死循环，因为c程序在main方法执行结束后，它内部开的子线程也会关掉
}
}
> 2.编译c文件成可执行命令 ```shell # -pthread参数表示把pthread类库也添加到编译范围 gcc -o myThread myThread.c -pthread - 定义主体函数
-
第三步：运行并查看结果
运行编译后的c文件
shell ./myThread
运行结果：
在这里插入图片描述
综上，咱们已经使用os函数启动了一个线程
2.2 使用java调用自定义的native方法启动线程
- 第一步：创建
ExecMyNativeMethod.java类(不用指定在哪个包下，因为最终要把它放在linux中去执行)public class ExecMyNativeMethod { /** * 加载本地方法类库，注意这个名字，后面会用到 */ static { System.loadLibrary("MyNative"); } public static void main(String[] args) { ExecMyNativeMethod execMyNativeMethod = new ExecMyNativeMethod(); execMyNativeMethod.start0(); } private native void start0(); } - 第二步：将java类编译成class文件
javac ExecMyNativeMethod.java - 第三步：将class文件转成c语言头文件
javah ExecMyNativeMethod - 第四步：查看编译后的头文件
对于上述内容，我们只需要关注我们定义的native方法(/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */ #include <jni.h> /* Header for class ExecMyNativeMethod */ #ifndef _Included_ExecMyNativeMethod #define _Included_ExecMyNativeMethod #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif /* * Class: ExecMyNativeMethod * Method: start0 * Signature: ()V */ JNIEXPORT void JNICALL Java_ExecMyNativeMethod_start0 (JNIEnv *, jobject); #ifdef __cplusplus } #endif #endifJNIEXPORT void JNICALL Java_ExecMyNativeMethod_start0 (JNIEnv *, jobject);)即可，也就是说native方法转成c语言头文件后会变成JNIEXPORT void JNICALL Java_类名_native方法名 (JNIEnv *, jobject);的格式 - 第五步：更新我们刚刚编写的
myThread.c文件，为了不造成影响，我们使用cp命令创建出一个新的c文件myThreadNew.ccp myThread.c myThreadNew.c - 第六步：修改myThreadNew.c文件为如下内容
#include "pthread.h" // 引用线程的头文件，在pthread_create方法中有明确写到 #include "stdio.h" #include "ExecMyNativeMethod.h" // 将自定义的头文件导入 pthread_t pid; // 定义一个变量，用来存储生成的线程id, 在pthread_create方法中也有介绍 /** * 定义主体函数 */ void* run(void* arg) { while(1) { printf("\n Execting run function \n"); printf(arg); sleep(1); } } /** * 此方法就是后面java要调用到的native方法 */ JNIEXPORT void JNICALL Java_ExecMyNativeMethod_start0(JNIEnv *env, jobject c1) { pthread_create(&pid, NULL, run, "Creating thread from java application"); // 调用os创建线程api while(1) {} // 死循环等待 } /** * 每个要执行的c文件都要写main方法， * 如果要编译成动态链接库，则不需要 */ int main() { return 0; } - 第七步：执行如下命令将
myThreadNew.c文件编译成动态链接库，并添加到环境变量中(否则在启动java类的main方法时，在静态代码块中找不到myNative类库)# 1. 编译成动态链接库 # 说明下-I后面的参数: 分别指定jdk安装目录的include文件夹和include/linux文件夹 # 因为我在环境变量中配置了JAVA_HOME，所以我直接$JAVA_HOME了 # 后面的libMyNative.so文件，它的格式为lib{xxx}.so # 其中{xxx}为类中System.loadLibrary("yyyy")代码中yyyy的值 gcc -I $JAVA_HOME/include -I $JAVA_HOME/include/linux -fPIC -shared -o libMyNative.so myThreadNew.c # 2. 将此动态链接库添加到环境变量中 # 格式: export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:{libxxxx.so} # 其中{libxxxxNative.so}为动态链接库的路径, # 我的libMyNative.so文件在/root/workspace文件夹下 export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/root/workspace/libMyNative.so - 第八步：执行如下命令启动java程序
java ExecMyNativeMethod - 查看运行结果
在这里插入图片描述
综上，我们仅仅是使用java调用了自己编写的native方法启动了线程。如果我们要和java一样，自己写一个run方法，然后启动线程时，来调用这个run方法的话，要怎么实现呢？别急，往下看！
2.3 native方法回调java方法
- 第一步：优化我们的
ExecMyNativeMethod.java类，新增run方法，具体如下：public class ExecMyNativeMethod { /** * 加载本地方法类库，注意这个名字，后面会用到 */ static { System.loadLibrary("MyNative"); } public static void main(String[] args) { ExecMyNativeMethod execMyNativeMethod = new ExecMyNativeMethod(); execMyNativeMethod.start0(); } private native void start0(); public void run() { System.out.println("I'm run method.........."); } } - 第二步：修改上述的
myThreadNew.c文件为如下内容(用到了JNI，这个c文件在jdk的安装目录中可以找到，所以这是jdk提供的功能)：#include "stdio.h" #include "ExecMyNativeMethod.h" // 将自定义的头文件导入 #include "jni.h" /** * 此方法就是后面java要调用到的native方法 */ JNIEXPORT void JNICALL Java_ExecMyNativeMethod_start0(JNIEnv *env, jobject c1) { jclass cls = (*env)->FindClass(env, "ExecMyNativeMethod"); if (cls == NULL) { printf("Not found class!"); return; } jmethodID cid = (*env)->GetMethodID(env, cls, "<init>", "()V"); if (cid == NULL) { printf("Not found constructor!"); return; } jobject obj = (*env)->NewObject(env, cls, cid); if (obj == NULL) { printf("Init object failed!"); return; } jmethodID rid = (*env)->GetMethodID(env, cls, "run", "()V"); jint ret = (*env)->CallIntMethod(env, obj, rid, NULL); printf("Finished!"); } - 第三步：将
myThreadNew.c文件编译成动态链接库gcc -I $JAVA_HOME/include -I $JAVA_HOME/include/linux -fPIC -shared -o libMyNative.so myThreadNew.c - 第四步：编译java类并执行它
javac ExecMyNativeMethod.java java ExecMyNativeMethod -
查看运行结果：
在这里插入图片描述
2.4 额外总结
- 关于用户态和内核态。咱们把它理解成两个角色。用户态理解成普通用户。内核态理解成超级管理员。当普通用户要使用超级管理员的权限时，需要有一个普通用户转化为超级管理员的过程。即所说的用户态转内核态。大家可以想象下，在ubuntu系统下，我们的一个普通用户要使用管理员的权限是不是要在命令前面添加
sudo命令？这也是一个转化。
三、总结
- 综上，咱们了解了java线程与os的关系，以及模拟了java调用os函数创建线程的流程。
- 最近在学习并发相关的知识点, 后续将会继续更新。下篇文章主题为：
synchronized关键字常见api、初始对象头以及证明hashcode。 - 并发模块对应github地址：传送门
- I am a slow walker, but I never walk backwards.
