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行這個方法。這種方法看上去好像復雜了好多，但其實就是通過新建類的對象來創建線程。總結在中，創建一個線程，有且僅有一種方式創建一個類實例，并調用它的方法。

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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，而進程和線程的概念已經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，你應當有能力回答以下常見面試題：

創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方法有什么區別？

我們看Thread類的定義知道，它實現了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注解標注，說明它是一個函數式接口(@FunctionalInterface是java 1.8版本之后引入的)。這意味著我們可以使用Lambda表達式來創建Runnable接口的實例，這個我們到后面再舉例。

在java中，創建一個線程，有且僅有一種方式:

創建一個Thread類實例，并調用它的start方法。

這寫在了java語言規范中(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.

要創建一個Thread類的實例自然要通過構造函數，Thread的public構造函數有8個之多，但是他們本質上都調用了同一個init函數:

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類型的構造函數只不過是給init的方法的四個參數分別賦不同的值, 這四個參數分別是:

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）

而init方法又調用了另一個init方法，設置了AccessController，以及inheritThreadLocals參數:

/**
 * 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方法中有一些關于線程組和訪問控制上下文的設置，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:

Runnable target （Runnable 對象）

String name （線程的名字）

而對于線程的名字，其默認值為"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器，所以如果創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類的構造函數有這么多，但對我們來說真正重要的參數只有一個：

Runnable target （Runnable 對象）

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

線程對象創建完了之后，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()

這個方法本質是調用了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行，并由JVM來執行這個線程的run方法，結果就是有兩個線程在并發執行，一個是當前線程，也就是調用了Thread#start方法的線程，另一個線程就是當前thread對象代表的線程，它執行了run方法。

也就是說，這個Thread類實例代表的線程最終會執行它的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();
    }
}

有的同學就要問了，繞了一大圈，忙了大半天，最后不就是為了執行target對象的run方法嗎？為什么我們不直接調用target的run方法？這一層層的調用究竟是為了啥？ 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！

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

但是，如果我們調用了start方法，由于它內部使用了native方法來啟動線程，它將導致一個新的線程被創建出來, 而我們的Thread實例, 就代表了這個新創建出來的線程, 并且由這個新創建出來的線程來執行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來加深理解。java官方文檔給我們提供了兩種創建線程的方法.

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。");
    }
}

然后我們創建類的實例，并調用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();
    }
}

執行結果:

[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，它執行了main方法，一個是Thread-0線程，它是我們自定義的線程，它執行了run方法。

如果我們不通過start方法來運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();
    }
}

這里我們直接調用自定義線程的run方法，看看結果有什么不同:

[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線程執行了我們自定義線程類的run方法，并沒有新的線程產生。 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。

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

首先，我們的CustomizedThread繼承自Thread類，則我們會調用父類的無參構造函數:

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

這個構造函數中，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講過，它將新建一個線程，并調用它的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方法調用的又是target對象的run方法，而target對象現在為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傳遞給Thread類的構造方法。

這種方法看上去好像復雜了好多，但其實就是通過新建Thread類的對象來創建線程。它本質上就是傳遞一個Runnable對象給Thread的構造函數，所以我們完全可以用匿名類，又因為Runnable是一個函數接口，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，我們調用了Thread類的構造函數:

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表達式表示。我們最后調用了 myThread.start()來啟動這個線程，通過上一節的分析我們知道，start方法會調用run方法，而thread類的run方法最終會調用target對象的run方法，而target對象的run方法就是我們傳進來的lambda表達式。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();
    }
}

可見函數式接口和lambda表達式使我們的書寫變得簡潔多了。

在java中，創建一個線程，有且僅有一種方式:

創建一個Thread類實例，并調用它的start方法。

創建一個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Runnale接口，將它作為target參數傳遞給Thread類構造函數

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

(完)

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