本文重点解读JDK中的重要概念——线程组(ThreadGroup)的源码。

1.线程组的树状结构

我们先看一下java.lang.ThreadGroup的成员变量：

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通过JDK源码可以看到，每个ThreadGroup对象拥有一个父线程组parent，同时每个ThreadGroup对象也拥有自己的子线程组集合group[]和子线程集合threads[]。

这样，JDK的ThreadGroup本质上形成了一个线程组和线程的树状结构。如下图：

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2.决定线程组父子关系的时机：构造函数

ThreadGroup提供了4个构造函数(其中2个是public类型以供程序猿调用)，如下图所示：

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这4个构造函数的调用链关系如下：

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我们接下来逐一分析它们的源码。

2.1.ThreadGroup()

分析第1个无参构造函数，可知：

  • 它仅被JVM调用
  • 它创建名为system的线程组
  • 它的父线程组为null

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2.2.ThreadGroup(String name)

分析第2个构造函数，可知：

  • 它调用了第3个构造函数
  • 它获取了当前线程所在的线程组，作为自己的父线程组

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2.3.ThreadGroup(ThreadGroup parent, String name)

分析第3个构造函数，可知：

  • 它调用了第3个构造函数
  • 它调用了checkParentAccess方法，检查了父线程组parent的权限

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2.4.ThreadGroup(Void unused, ThreadGroup parent, String name)

分析第4个构造函数，可知：

  • 在这个构造函数中，调用add方法，将传入的线程组对象设置为父线程组。

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2.5.add(ThreadGroup g)

此方法就是构建线程组父子关系的关键代码：

  • 813行：当前线程组对象的子线程组集合为空，则创建长度为4的子线程组集合

  • 815行：如果当前线程组对象的子线程组集合长度已经满了，则将子线程组集合扩容为2倍

    • 注：JDK源码中有很多扩容代码，在空间和时间上进行性能平衡，值得学习

  • 817行：将传入的线程组g，加入到当前线程组对象的子线程组集合

  • 821行：将子线程组集合的游标增1

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2.6.测试

我们可以写一段测试代码：

  • 我们借助getParent()方法，获得指定线程组的父线程组
  • 我们借助list()方法，打印当前进程中的线程组的树状结构

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上述代码的控制台输出如下：

  • 上述代码就形成了1个线程组树：system线程组>main线程组>线程组1>线程组2

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3.决定线程父子关系的时机：add

3.1.触发

  • Thread.start()方法会调用ThreadGroup.add(Thread t)方法，目的是将该线程加入对应线程组的子线程组集合

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3.2.ThreadGroup.add(Thread t)

此方法就是构建线程和线程组父子关系的关键代码：

  • 892行：当前线程组对象的子线程集合为空，则创建长度为4的子线程集合

  • 894行：如果当前线程组对象的子线程集合长度已经满了，则将子线程集合扩容为2倍

  • 896行：将传入的线程t，加入到当前线程组对象的子线程集合

  • 900行：将子线程集合的游标增1

  • 906行：将未启动的线程数减1

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3.3.测试

我们的测试代码如下：

  • 创建3个线程：线程1、线程2、线程3
  • 线程1：未指定线程组，Thread的构造函数会找当前线程对象的父线程对象所属的线程组，指定线程1要加入到该线程组
    • 注：此处不展开，读者可通过Thread构造函数自行分析
  • 线程2：指定线程2要加入到线程组1
  • 线程3：指定线程3要加入到线程组2
  • start：线程1、线程2、线程3启动，触发了3个线程真正地加入到对应的线程组

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上述代码的控制台输出如下：

  • 上述代码就形成了1个线程组和线程的树状结构：

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4.完整测试代码

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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadGroup threadGroup1 = new ThreadGroup("线程组1");
        ThreadGroup threadGroup2 = new ThreadGroup(threadGroup1, "线程组2");

        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            System.out.println("..." + Thread.currentThread().getName());
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }, "线程1");
        Thread thread2 = new Thread(threadGroup1, () -> {
            System.out.println("..." + Thread.currentThread().getName());
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }, "线程2");
        Thread thread3 = new Thread(threadGroup2, () -> {
            System.out.println("..." + Thread.currentThread().getName());
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }, "线程3");

        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();

        // getParent/parentOf
        ThreadGroup threadGroupMain = threadGroup1.getParent();
        System.out.println(threadGroupMain.getName());
        System.out.println(threadGroupMain.parentOf(threadGroup1));

        //  activeCount/activeGroupCount
        System.out.println(threadGroup1.activeCount());
        System.out.println(threadGroup1.activeGroupCount());

        // list
        ThreadGroup threadGroupSystem = threadGroupMain.getParent();
        threadGroupSystem.list();
    }
}

5.参考

1
2

java/lang/ThreadGroup.java
java/lang/Thread.java

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