线程启动原理

Java多线程，皆始于Thread。Thread是多线程的根，每一个线程的开启都始于Thread的start()方法。那么线程是如何被开启，run方法是如何被执行的呢？先上图：

线程相关类图.png

这张图在今后的几个章节都会用到，其中只展示了部分关键方法。本文主要关注Thread类。

我们都知道启动一个线程，必须调用一个Thread的start()方法。在面试时经常可能会被问到start()和run()方法的区别，为什么一定要用start()方法才是启动线程？对比start()方法和run()的源码一看便知：

 /**
     * Causes this thread to begin execution; the Java Virtual Machine
     * calls the <code>run</code> method of this thread.
     * 
     * 1、start方法将导致this thread开始执行。由JVM调用this thread的run方法。
     * 
     * The result is that two threads are running concurrently: the
     * current thread (which returns from the call to the
     * <code>start</code> method) and the other thread (which executes its
     * <code>run</code> method).
     * 
     * 2、结果是 调用start方法的当前线程 和 执行run方法的另一个线程 同时运行。
     * 
     * It is never legal to start a thread more than once.
     * In particular, a thread may not be restarted once it has completed
     * execution.
     *
     * 3、多次启动线程永远不合法。 特别是，线程一旦完成执行就不会重新启动。
     * 
     * @exception  IllegalThreadStateException  if the thread was already started.
     * 如果线程已启动，则抛出异常。
     * @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.
         * 
         * 4、对于由VM创建/设置的main方法线程或“system”组线程，不会调用此方法。 
         *    未来添加到此方法的任何新功能可能也必须添加到VM中。
         * 
         * A zero status value corresponds to state "NEW".
         * 5、status=0 代表是 status 是 "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. 
         * 
         * 6、通知组该线程即将启动，以便将其添加到线程组的列表中，
         *    并且减少线程组的未启动线程数递减。
         * 
         * */
        group.add(this);

        boolean started = false;
        try {
            //7、调用native方法，底层开启异步线程，并调用run方法。
            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 
                 * 8、忽略异常。 如果start0抛出一个Throwable，它将被传递给调用堆栈。
                 */
            }
        }
    }

 //native方法，JVM创建并启动线程，并调用run方法
 private native void start0();

对于源码中的注释并没有省略，都进行了翻译，可以更好的理解整个启动过程。其中有几个需要注意的点：

1. start方法用synchronized修饰，为同步方法；
2. 虽然为同步方法，但不能避免多次调用问题，用threadStatus来记录线程状态，如果线程被多次start会抛出异常；threadStatus的状态由JVM控制。
3. 使用Runnable时，主线程无法捕获子线程中的异常状态。线程的异常，应在线程内部解决。

看完start()方法，线程的启动逻辑已经比较清楚，要探究更底层的原理就需要探究native方法start0()了。

多线程系列目录（不断更新中）：
线程启动原理
线程中断机制
多线程实现方式
FutureTask实现原理
线程池之ThreadPoolExecutor概述
线程池之ThreadPoolExecutor使用
线程池之ThreadPoolExecutor状态控制
线程池之ThreadPoolExecutor执行原理
线程池之ScheduledThreadPoolExecutor概述
线程池的优雅关闭实践