Java线程VS操作系统线程

hello，小伙伴们好，我是江湖人送外号[道格牙]的子牙老师。

今天给大家分享的文章聚焦讲清楚Java线程与操作系统线程之间的关系。我会通过讲清楚这几个问题来让你对这个关系有一个全面的认识，让你在面试中能够让面试官眼前一亮：嚓，这就是我要找的人啊，太特么靠谱了！帮我“背锅”刚刚好。毕竟我的锅太重，一个人背不动。

大概五个问题：

1. Java线程创建的完整流程
2. Java的线程是何时与JVM线程绑定的
3. JVM线程是何时与OS线程绑定的
4. Java线程对应的OS线程有什么特殊的地方
5. 调用JavaAPI为什么能够操作OS线程

对于任何支持多线程的计算机语言来说，深入理解线程及写好多线程程序，都是一个巨大的挑战。正因为难，才使得多线程一直是面试的重点难点。面试官刚一开口扯到多线程，有些小伙伴内心就升起了慢慢的恐惧感。平时在看相关的源码时也是，太多的无法理解，太多的无法证明，太多的native深入不下去……为了让大家精通多线程，我从Java级别的线程讲到OS级别的线程，再深入到OS内核级别，通过单步调试内核让你看看线程究竟为何物。就这？当然不是，学到这里不还是理论吗？不还是没有动手能力吗？所以我带你全部手写实现，实现JMM、volatile、synchronized……感兴趣的可以看文末介绍。

如果你想从事中间件开发或者JVM相关工作，这是我问的一位朋友的岗位要求。跟我学完四期，把我布置的作业完成作为项目写入简历，你就能如愿以偿。底层开发工作，因为难，所以做的人不多，所以没那么卷，学历要求没那么高，但是薪资却很高，比CRUD有趣一万倍，没有35岁瓶颈，越老越吃香。如果你能成为TOP，就很抢手，拿股份，跨越阶层，成为人生赢家。实力真的可以改写规则，改变命运。信不信是你的自由。

打成共识

在讲正式内容之前，咱们先在这几个名词上达成共识。上图

Java的Thread对象，就是通过new创建的一个Java对象，在JVM中就是一个oop对象。这一步仅仅是创建一个Java对象，注意我的用词：仅仅。

Thread thread = new Thread();

JVM的JavaThread对象：这个对象是一个纽带，连接着Java的Thread对象与OS线程。欲知细节，往下看。

JVM的OSThread对象：这个对象你可以理解成是一个工具类，对OS线程API进行了功能性封装。其实我最开始看到这个类的时候，我就觉得何必搞这么一个类，抽象成这么多层，搞得太复杂了。

我后来悟到一个解释：一、JVM整体上还是面向对象的方式开发，而OS提供的线程API是面向过程式的，为了统一风格；二、JavaThread既然是一个纽带，那最好再设计一个JVM对象绑定OS线程。如果没有OSThread对象，那对操作系统线程的所有封装全部要写到JavaThread对象中，JavaThread对象就太乱了，不符合大佬编程更高，大佬一般都追求如丝般。这个解释只是我的个人理解，不知道写这块代码的大佬到底是怎么想的。

操作系统线程：这里仅指OS应用层线程。

在看下面的内容前，建议先把这四个名词搞明白，不然，我也阻止不了你继续往后面看，但你大概率会一脸懵逼。

再补一句，线程能力一定是OS提供的，就算是偏底层的虚拟机，也是无法提供线程能力的。JVM可以说是目前市面上最优秀、技术集大成的虚拟机，如果你把JVM吃透，讲道理，其他虚拟机都是小儿科了。当然，JVM因为过于追求性能、安全及普适性，有些地方设计得又复杂又臃肿，这也就是大厂自己定制开发JVM的原因所在。

线程创建流程

打成共识以后，上正餐，看看这段Java代码在JVM中是如何运行的

Thread thread = new Thread(() -> {
    System.out.println("子牙手写JVM");
});

thread.start();

这段代码要拆成三部分看：

1. 创建Thead对象，这个前面讲过了，略过
2. start方法背后都做了什么？这个是重点。可以这样说，我们前面提的五个问题的答案。欲知细节，往下看。
3. JVM是如何调用run方法的？通过JNI实现的，这个比较简单，略过。感兴趣的去研究下JNI提供的API

我先略过细节讲下关键流程节点，然后展开讲下关键流程节点。关于细节，感兴趣的小伙伴可自行研究，或者来跟我学习。

JVM_StartThread核心做了两件事情：

1. 创建JavaThread对象。对应的构造函数里面做了很多事情，等下展开讲
2. 唤醒刚刚创建的线程。其实从Linux的角度来说，线程创建了会马上执行。而JVM在OS线程基础上做了一层封装，为了自身的线程机制，在OS线程创建后执行的逻辑中通过锁阻塞了线程，等一切准备就绪手动激活线程运行。
   

创建JavaThread对象这步做了如下这些事情：

1. 设置entry_point。JVM就是以此为跳板执行Thread的run方法的。这个细节后面写篇文章分享，一两句话讲不清。
2. 调用os::create_thread创建OSThread对象及OS线程及完成三者之间的连接
   

os::create_thread做了如下这些事情：

1. 创建OSThread对象。对应的构造函数里面做的事情与这篇文章无关，略过
2. 将JavaThread与OSThread进行关联：thread->set_osthread(osthread)
3. 以分离属性创建OS线程：属性设置为PTHREAD_CREATE_DETACHED，调用pthread_create创建系统线程。这些都是Linux系统知识，大家可自行百度研究
4. 后续操作OS线程的相关API都需要OS线程的ID，所以将OS线程ID保存：osthread->set_pthread_id(tid)

至此，创建线程的核心节点就都给大家讲到了。对于Java线程与OS线程之间的关系及其关联细节，相信大家都有答案了。当然，关于线程的知识点还有很多很多，后面后陆续分享。喜欢子牙分享的内容的可关注一波。

我在研究Hotspot源码的时候画了详细的流程图，感兴趣的小伙伴可以关注公众号【硬核子牙】回复【start执行流程】获取。