## 05 看若兄弟，實如父子—Thread和Runnable詳解 > 我們有力的道德就是通過奮斗取得物質上的成功；這種道德既適用于國家，也適用于個人。 > ——羅素 上篇文章，我們學習了Java中實現多線程的兩種基本方式：繼承Thread類和實現Runnable接口。從實現的編程手法來看，認為這是兩種實現方式并無不妥。但是究其實現根源，這么講其實并不準確。在本篇文章中，我們將撤底搞懂這兩種實現方式。 相信大家之前已經對多線程的實現方式爛熟于心：繼承Thread和實現Runnable接口，這么聽起來好像兩種實現方式是并列關系，就像文章標題所講的–“看若兄弟”。但其實多線程從根本上講只有一種實現方式，就是實例化Thread，并且提供其執行的run方法。無論你是通過繼承thread還是實現runnable接口，最終都是重寫或者實現了run方法。而你真正啟動線程都是通過實例化Thread，調用其start方法。我們看下前文中不同實現方式的例子： 1、繼承thread方式 ~~~java Student xiaoming = new Student("小明",punishment); xiaoming.start(); ~~~ 2、實現runnable方式 ~~~java Thread xiaoming = new Thread(new Student("小明",punishment),"小明"); xiaoming.start(); ~~~ 第一種方式中，Student繼承了Thread類，啟動時調用的start方法，其實還是他父類Thread的start方法。并最終觸發執行Student重寫的run方法。 第二種方式中，Student實現Runnable接口，作為參數傳遞給Thread構造函數。接下來還是調用了Thread的start方法。最后則會觸發傳入的runnable實現的run方法。 兩種方式都是創建 Thread 或者 Thread 的子類，通過 Thread 的 start 方法啟動。唯一不同是第一種 run 方法實現在 Thread 子類中。第二種則是把run方法邏輯轉移到 Runnable 的實現類中。線程啟動后，第一種方式是 thread 對象運行自己的 run 方法邏輯，第二種方式則是調用 Runnable 實現的 run 方法邏輯。如下圖所示： 相比較來說，第二種方式是更好的實踐，原因如下： 1. java語言中只能單繼承，通過實現接口的方式，可以讓實現類去繼承其它類。而直接繼承thread就不能再繼承其它類了； 2. 線程控制邏輯在Thread類中，業務運行邏輯在Runnable實現類中。解耦更為徹底； 3. 實現Runnable的實例，可以被多個線程共享并執行。而實現thread是做不到這一點的。 看到這里，你是不是很好奇，為什么程序中調用的是Thread的start方法，而不是run方法？為什么線程在調用start方法后會執行run方法的邏輯呢？接下來我們通過開始start方法的源代碼來找到答案。 ## Thread start方法源代碼分析 我們先看Thread類start方法源代碼，如下： ~~~java 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) { } } } ~~~ 這段代碼足夠簡單，簡單到沒什么內容。主要邏輯如下： 1. 檢查線程的狀態，是否可以啟動； 2. 把線程加入到線程group中； 3. 調用了start0()方法。 可以看到Start方法中最終調用的是start0方法，并不是run方法。那么我們再看start0方法源代碼： ~~~java private native void start0(); ~~~ 什么也沒有，因為start0是一個native方法，也稱為JNI（Java Native Interface）方法。JNI方法是java和其它語言交互的方式。同樣也是java代碼和虛擬機交互的方式，虛擬機就是由C++和匯編所編寫。 由于start0是一個native方法，所以后面的執行會進入到JVM中。那么run方法到底是何時被調用的呢？這里似乎找不到答案了。 難道我們錯過了什么？回過頭來我們再看看Start方法的注解。其實讀源代碼的時候，要先讀注解，否則直接進入代碼邏輯，容易陷進去，出不來。原來答案就在start方法的注解里，我們可以看到： ~~~java * Causes this thread to begin execution; the Java Virtual Machine * calls the <code>run</code> method of this thread. * <p> * 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). * <p> * It is never legal to start a thread more than once. * In particular, a thread may not be restarted once it has completed * execution. ~~~ 最關鍵一句\*the Java Virtual Machine calls the run method of this thread。\*由此我們可以推斷出整個執行流程如下： start方法調用了start0方法，start0方法在JVM中，start0中的邏輯會調用run方法。 至此，我們已經分析清楚從線程創建到run方法被執行的邏輯。但是通過實現Runnbale的方式實現多線程時，Runnable的run方法是如何被調用的呢？ ## Thread Run方法分析 對于上面提出的問題，我們先從Thread的構造函數入手。原因是Runnable的實現對象通過構造函數傳入Thread。 ~~~java public Thread(Runnable target) { init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0); } ~~~ 可以看到Runnable實現作為target對象傳遞進來。再次調用了init方法，init 方法有多個重載，最終調用的是如下方法： ~~~java private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name, long stackSize, AccessControlContext acc, boolean inheritThreadLocals) ~~~ 此方法里有一行代碼： ~~~java this.target = target; ~~~ 原來target是Thread的成員變量： ~~~java /* What will be run. */ private Runnable target; ~~~ 此時，Thread的target被設置為你實現業務邏輯的Runnable實現。 我們再看下run方法的代碼： ~~~java @Override public void run() { if (target != null) { target.run(); } } ~~~ 看到這里是不是已經很清楚了，當你傳入了target，則會執行target的run方法。也就是執行你實現業務邏輯的方法。整體執行流程如下： 如果你是通過繼承Thread，重寫run方法的方式實現多線程。那么在第三步執行的就是你重寫的run方法。 我們回過頭看看Thread類的定義： ~~~java public class Thread implements Runnable ~~~ 原來Thread也實現了Runnable接口。怪不得Thread類的run方法上有@Override注解。所以繼承thread類實現多線程，其實也相當于是實現runnable接口的run方法。只不過此時，不需要再傳入一個Thread類去啟動。它自己已具備了thread的功能，自己就可以運轉起來。既然Thread類也實現了Runnable接口，那么thread子類對象是不是也可以傳入另外的thread對象，讓其執行自己的run方法呢？答案是可行的，你可以親手試一下。 ## 總結 至此，我們已經從理論到代碼，把多線程的兩種實現方式做了分析。在學習多線程的同時，我們也應該學習源代碼中優秀的設計模式。Java中多線程的實現采用了模版模式。Thread是模版對象，負責線程相關的邏輯，比如線程的創建、運行以及各種操作。而線程真正的業務邏輯則被剝離出來，交由Runnable的實現類去實現。線程操作和業務邏輯完全解耦，普通開發者只需要聚焦在業務邏輯實現。 執行業務邏輯，是Thread對象的生命周期中的重要一環。這一步通過調用傳入Runnable的run方法實現。thread線程整體邏輯就是一個模版，把其中一個步驟剝離出來由其他類實現，這就是模版方法模式。講到這里，我們回到標題–“實如父子”。沒錯，其實線程自身的邏輯都在thread類中，而runnable實現類只是線程執行流程中的一小步而已。所以Thread和Runnable更像是父子關系。 講到最后，拋出一個問題，你還記得start方法中如下兩行代碼嗎？ ~~~java if (threadStatus != 0) throw new IllegalThreadStateException(); ~~~ 這段代碼判斷了線程狀態屬性threadStatus的值。如果不是0，則直接拋出異常，不會向下執行start0方法。那么Thread有幾種狀態，幾種狀態之間是如何轉換的呢？start之后，run方法立即就會被調用嗎？在下一篇專欄中，將會一一為你解答。