1.【Poco笔记】线程Thread
2.UE4源码剖析——异步与并行 中篇 之 Thread
3.面试官：Thread启动线程的源码start方法能执行多次吗？
4.硬核干货：4W字从源码上分析JUC线程池ThreadPoolExecutor的实现原理
5.Netty源码解析 -- FastThreadLocal与HashedWheelTimer
6.InheritableThreadLocal源码剖析

【Poco笔记】线程Thread

        Poco的Thread是对标准库std::thread的封装，同时它类似Java一样，提供了Runnable接口。所以使用上是对标Java的。

        与标准库不同的是，Poco::Thread创建和运行时相分离的。这一点标准库设计确实不太友好。例如下面例子。

        同样看例子

        由上面可见，使用基本跟Java类似。创建与运行也分离了。

        看一下主要的运行接口，摘自Poco1.9源码

        源码文件主要包含

        1.Thread.h/Thread.cpp

        提供外部调用接口

        在Thread.cpp中定义了两种Holder, RunnableHolder和CallableHolder。Holder技术是Poco框架中经常用到的，是对某一种类型对象的指针包装。

        Runnable为线程运行类的基类，

        Callable为带一个参数的方法

        2.Thread_POSIX.h/Thread_POSIX.cpp

        3.Thread_VX.h/Thread_VX.cpp

        4.Thread_WIN.h/Thread_WIN.cpp

        5.Thread_WINCE.h/Thread_WINCE.cpp

        这几个文件，每个文件中都定义了ThreadImpl，用于不同平台下的具体实现，Thread私有继承ThreadImp，ThreadImp用于哪一个文件由编译宏决定。

        顺便说一下POSIX系统下的实现。因为使用的是c++，当时没有thread类，所以所有的实现都是使用pthread库来实现的。具体的使用请参考pthread技术文档。

        6.ThreadLocal.h/ThreadLocal.cpp

        ThreadLocal中定义了三个类， TLSAbstractSlot类， TLSSlot类， ThreadLocalStorageç±»

        TLSAbstractSlot是基类，TLSSlot是模板类，通过模板技术包裹了具体的类型。ThreadLocalStorage是用于线程存储，具体是通过一个map来实现。

        因为1.9使用的是c++，还没有引用local_thread关键字，所以这里是通过这种方式实现。

        ThreadLocalStorage定义如下

        那么Poco::Thread的tls是如何定义的？

        源码文件比较少，主要如下文件

        1.Thread.h/Thread.cpp

        2.Thread_STD.h/Thread_POSIX.cpp/Thread_VX.cpp/Thread_WIN.cpp

        Thread.h 主要对实现类ThreadImp的包装，并定义了对外接口。

        Thread_STD.h定义了内部实现,主要提供了ThreadImpç±»

        Thread_POSIX.cpp/Thread_VX.cpp/Thread_WIN.cpp分别定义不同平台下的兼容实现

        在Thread_STD.h中定义了几个重要类型

        在Thread.cpp中增加了两种

        private修饰的ThreadData，定义了线程内部数据。 1.9中源码分别定义在各个平台实现类中，这里抽离出来定义在Thread.cpp中。较之前的定义，这里额外的是新增了std::thread指针。因为直接引用了c++中的thread，有些实现直接借助于它。

UE4源码剖析——异步与并行 中篇 之 Thread

       我们知道UE中的异步框架分为TaskGraph与Thread两种，上篇教程我们学习了TaskGraph，解析它擅长处理有依赖关系的源码短任务；本篇教程我们将学习Thread，它与TaskGraph相反，解析它更擅长于处理长任务。源码而下一篇文章，解析源码测试流程我们则会承接Thread，源码去学习一下引擎中一些重要的解析线程。

       Thread擅长处理长任务，源码从长任务生命周期这个层面来看，解析我们可以先把长任务分为两类：常驻型长任务与非常驻型长任务。源码

       常驻型长任务侧重于并行，解析通常用于监听式服务，源码例如网络传输，解析使用单独的源码线程对网络进行监听，每当有网络数据包到达时，线程接收并处理后，不会立即结束，而是重置部分状态，继续监听，等待下一轮数据包。

       非常驻型长任务侧重于异步，通常用于数据处理，例如主线程为了提高性能，避免卡顿，会将一些重负载的运算任务分发给分线程处理，可能分批给多条分线程，主线程继续运行其他逻辑。任务处理完成后，将结果返回给主线程，分线程可销毁。

       接下来，我们通过两个例子学习Thread的使用。

       计算由N到M（N和M为大数字）所有数字的和。使用Thread异步调用，将计算操作交由分线程执行，计算完成后再通知主线程结果，代码实现如下：

       逻辑分为两部分：启动分线程计算数字和，使用Async函数，参数为EAsyncExecution::Thread，创建新线程执行。学习Async函数用法，该函数返回TFuture对象，数字产品系统源码代表未来状态，当前无法获取结果，但在未来某个时刻状态变为Ready，此时可通过TFuture获取结果。

       主线程注册回调，等待分线程计算完成，使用TFuture的Then函数，完成时触发注册的回调，也可使用Wait系列函数等待计算完成。

       接下来学习常驻型任务使用。

       定义玩家血量上限点，当前点，当血量未满时，每0.2秒恢复1点血量。代码实现分为创建生命治疗仪FRunnable对象、重写Run函数、创建FRunnableThread线程、测试恢复功能和释放线程资源。

       生命治疗仪创建与测试完整代码如下，可验证生命恢复功能和暂停与恢复。

       UE4中的FRunnable与FRunnableThread提供创建常驻型任务所需接口。无论是常驻型还是非常驻型，底层实现相同，都是使用FRunnableThread线程。

       FRunnableThread线程结构包含标识符、逻辑功能、效率与性能、辅助调试字段。线程创建与生命周期分为创建FRunnable类对象、创建FRunnableThread对象两步，通过FRunnable的生命周期管理实现线程运行与停止。

       UE4线程管理流程包括继承并创建FRunnable类对象、创建FRunnableThread对象，生命治疗仪线程创建代码。

       UE4中的几种异步方式底层使用线程实现，学习了线程类型、创建、生命周期、销毁方法，为下篇学习引擎特殊线程打下基础。

面试官：Thread启动线程的start方法能执行多次吗？

       在Java中，线程的欢欢聊天室源码创建与启动机制是通过Thread类中的start方法来实现的，而非直接调用run方法。这是基于线程状态管理的必要性。线程在其生命周期中会经历NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING、TERMINATED等多个状态。start方法的作用是将线程从NEW状态转变为RUNNABLE状态，然后等待系统资源分配，一旦获得执行机会，便会执行run方法中的任务，实现真正的多线程工作。

       直接调用run方法的情况不同，它会将run方法视为main线程中的普通函数执行，无法在新的线程中启动，因此不能用来启动线程。如果我们尝试多次调用start方法，只有第一次会成功启动线程，后续调用会抛出IllegalThreadStateException异常，因为线程的状态已经变为非初始状态，不能再调用start方法。

       以下是start方法和run方法的源码理解：

       start方法会检查线程状态，如果状态不是初始态，就会抛出异常。而run方法本身不触发线程的创建，仅在start方法调用后被执行。

       总结来说，start方法是启动线程的关键，它确保了线程的生命周期管理和正确执行，而run方法则是线程实际执行的任务。理解这些原理对于正确使用和管理Java线程至关重要。

硬核干货：4W字从源码上分析JUC线程池ThreadPoolExecutor的实现原理

       深入剖析JUC线程池ThreadPoolExecutor的执行核心

       早有计划详尽解读ThreadPoolExecutor的源码，因事务繁忙未能及时整理。在之前的文章中，我们曾提及Doug Lea设计的Executor接口，其顶层方法execute()是线程池扩展的基础。本文将重点关注ThreadPoolExecutor#execute()的实现，结合简化示例，逐步解析。

       ThreadPoolExecutor的核心功能包括固定的核心线程、额外的易语言ui美化源码非核心线程、任务队列和拒绝策略。它的设计巧妙地运用了JUC同步器框架AbstractQueuedSynchronizer(AQS)，以及位操作和CAS技术。以核心线程为例，设计上允许它们在任务队列满时阻塞，或者在超时后轮询，而非核心线程则在必要时创建。

       创建ThreadPoolExecutor时，我们需要指定核心线程数、最大线程数、任务队列类型等。当核心线程和任务队列满载时，会尝试添加额外线程处理新任务。线程池的状态控制至关重要，通过整型变量ctl进行管理和状态转换，如RUNNING、SHUTDOWN、STOP等，状态控制机制包括工作线程上限数量的位操作。

       接下来，我们深入剖析execute()方法。首先，方法会检查线程池状态和工作线程数量，确保在需要时添加新线程。这里涉及一个疑惑：为何需要二次检查？这主要是为了处理任务队列变化和线程池状态切换。任务提交流程中，addWorker()方法负责创建工作线程，其内部逻辑复杂，包含线程中断和适配器Worker的创建。

       Worker内部类是线程池核心，它继承自AQS，实现Runnable接口。Worker的构造和run()方法共同确保任务的执行，同时处理线程中断和生命周期的终结。getTask()方法是工作线程获取任务的关键，它会检查任务队列状态和线程池大小，确保资源的有效利用。

       线程池关闭操作通过shutdown()、shutdownNow()和awaitTermination()方法实现，它们涉及线程中断、任务队列清理和状态更新等步骤，以确保线程池的量能柱画线源码有序退出。在这些方法中，可重入锁mainLock和条件变量termination起到了关键作用，保证了线程安全。

       ThreadPoolExecutor还提供了钩子方法，允许开发者在特定时刻执行自定义操作。除此之外，它还包含了监控统计、任务队列操作等实用功能，每个功能的实现都是对execute()核心逻辑的扩展和优化。

       总的来说，ThreadPoolExecutor的execute()方法是整个线程池的核心，它的实现原理复杂而精细。后续将陆续分析ExecutorService和ScheduledThreadPoolExecutor的源码，深入探讨线程池的扩展和调度机制。敬请关注，期待下文的详细解析。

Netty源码解析 -- FastThreadLocal与HashedWheelTimer

       Netty源码分析系列文章接近尾声，本文深入解析FastThreadLocal与HashedWheelTimer。基于Netty 4.1.版本。

       FastThreadLocal简介：

       FastThreadLocal与FastThreadLocalThread协同工作。FastThreadLocalThread继承自Thread类，内部封装一个InternalThreadLocalMap，该map只能用于当前线程，存放了所有FastThreadLocal对应的值。每个FastThreadLocal拥有一个index，用于定位InternalThreadLocalMap中的值。获取值时，首先检查当前线程是否为FastThreadLocalThread，如果不是，则从UnpaddedInternalThreadLocalMap.slowThreadLocalMap获取InternalThreadLocalMap，这实际上回退到使用ThreadLocal。

       FastThreadLocal获取值步骤：

       #1 获取当前线程的InternalThreadLocalMap，如果是FastThreadLocalThread则直接获取，否则通过UnpaddedInternalThreadLocalMap.slowThreadLocalMap获取。

       #2 通过每个FastThreadLocal的index，获取InternalThreadLocalMap中的值。

       #3 若找不到值，则调用initialize方法构建新对象。

       FastThreadLocal特点：

       FastThreadLocal无需使用hash算法，通过下标直接获取值，复杂度为log(1)，性能非常高效。

       HashedWheelTimer介绍：

       HashedWheelTimer是Netty提供的时间轮调度器，用于高效管理各种延时任务。时间轮是一种批量化任务调度模型，能够充分利用线程资源。简单说，就是将任务按照时间间隔存放在环形队列中，执行线程定时执行队列中的任务。

       例如，环形队列有个格子，执行线程每秒移动一个格子，则每轮可存放1分钟内的任务。任务执行逻辑如下：给定两个任务task1（秒后执行）、task2（2分秒后执行），当前执行线程位于第6格子。那么，task1将放到+6=格，轮数为0；task2放到+6=格，轮数为2。执行线程将执行当前格子轮数为0的任务，并将其他任务轮数减1。

       HashedWheelTimer的缺点：

       时间轮调度器的时间精度受限于执行线程的移动速度。例如，每秒移动一个格子，则调度精度小于一秒的任务无法准时调用。

       HashedWheelTimer关键字段：

       添加延迟任务时，使用HashedWheelTimer#newTimeout方法，如果HashedWheelTimer未启动，则启动HashedWheelTimer。启动后，构建HashedWheelTimeout并添加到timeouts集合。

       HashedWheelTimer运行流程：

       启动后阻塞HashedWheelTimer线程，直到Worker线程启动完成。计算下一格子开始执行的时间，然后睡眠到下次格子开始执行时间。获取tick对应的格子索引，处理已到期任务，移动到下一个格子。当HashedWheelTimer停止时，取消任务并停止时间轮。

       HashedWheelTimer性能比较：

       HashedWheelTimer新增任务复杂度为O(1)，优于使用堆维护任务的ScheduledExecutorService，适合处理大量任务。然而，当任务较少或无任务时，HashedWheelTimer的执行线程需要不断移动，造成性能消耗。另外，使用同一个线程调用和执行任务，某些任务执行时间过久会影响后续任务执行。为避免这种情况，可在任务中使用额外线程执行逻辑。如果任务过多，可能导致任务长期滞留在timeouts中而不能及时执行。

       本文深入剖析FastThreadLocal与HashedWheelTimer的实现细节，旨在提供全面的技术洞察与实战经验。希望对您理解Netty源码与时间轮调度器有帮助。关注微信公众号，获取更多Netty源码解析与技术分享。

InheritableThreadLocal源码剖析

       InheritableThreadLocal是Java中用于在多线程环境共享数据的工具，它允许子线程继承父线程的值，从而避免了线程间数据同步的复杂性。与ThreadLocal不同，InheritableThreadLocal实现了数据的继承机制，确保了数据在父线程到子线程间的顺利传递。这使得在使用线程池或其他线程管理技术时，应用程序能够保持数据的一致性和完整性。

       InheritableThreadLocal提供了一种从父线程到子线程的数据传递方式，它通过在Thread类中引入了inheritableThreadLocals字段来实现这一功能。这一字段是一个ThreadLocalMap类型的对象，专门用于存储InheritableThreadLocal实例。这意味着当创建子线程时，它会自动接收并继承父线程的值。

       实现这一特性，InheritableThreadLocal主要通过三个关键方法：set、get、remove。它们与ThreadLocal的同名方法相似，但操作的内部数据结构有所不同。InheritableThreadLocal的set、get、remove方法会通过获取inheritableThreadLocals字段中的ThreadLocalMap对象来进行操作，而ThreadLocal则通过操作threadLocals字段。

       为了验证InheritableThreadLocal的继承机制，可以通过在父线程中设置InheritableThreadLocal的值，然后在子线程中尝试获取该值来观察结果。实验证明，子线程能够成功获取到父线程设置的值，证明了InheritableThreadLocal的继承功能。

       在使用InheritableThreadLocal时，需要注意的是它的内存管理。一旦线程创建了InheritableThreadLocal实例，它会一直保留在所有后代线程中，直到显式调用remove方法或线程结束。因此，在资源管理和内存控制上，开发者需要特别注意，以防止潜在的内存泄漏问题。

       总之，InheritableThreadLocal通过在Thread类中引入专门的数据结构和方法来实现其独特的继承机制，简化了多线程编程中数据共享和管理的复杂性。然而，其使用需要谨慎，以避免不必要的内存占用和潜在的内存泄漏风险。

一文读懂ThreadLocal的原理及使用场景

       ThreadLocal 类是用来提供线程内部的局部变量,即线程本地变量。这种变量在多线程环境下访问(通过get和set方法访问)时能够保证各个线程的变量相对独立于其他线程内的变量，不同线程之间不会相互干扰，这种变量在线程的生命周期内起作用，减少同一个线程内多个函数或组件之间一些公共变量传递的复杂度。

       ThreadLocal 表示线程的“本地变量”，即每个线程都拥有该变量副本，达到人手一份的效果，各用各的，这样就可以避免共享资源的竞争。

       在高并发中会存在多个线程同时修改一个共享变量的场景，这就可能会出现线性安全问题。为了解决线性安全问题，可以通过加锁来实现，例如使用synchronized 或者Lock。但是加锁的方式可能会导致系统变慢。另外一种方式，可以使用ThreadLocal类访问共享变量，这样会在每个线程的本地，都保存一份共享变量的拷贝副本。这是一种“空间换时间”的方案，虽然会让内存占用大很多，但是由于不需要同步也就减少了线程可能存在的阻塞等待，从而提高时间效率。

       接下来就让我们学习 ThreadLocal 的几个核心方法，来了解ThreadLocal 的实现原理。

       set() 方法设置当前线程中 ThreadLocal 变量的值，该方法的源码为：通过源码我们知道 value 是存放在 ThreadLocalMap 里的，数据 value 是存放在 ThreadLocalMap 这个容器中的，并且是以当前 ThreadLocal 实例为 key 的。

       ThreadLocalMap 是怎样来的？源码很清楚，是通过getMap(t)进行获取：该方法直接返回当前线程对象 t 的一个成员变量 ThreadLocals：也就是说ThreadLocalMap 的引用是作为 Thread 的一个成员变量的，被 Thread 进行维护的。

       总结一下 set 方法：通过当前线程对象 thread 获取该 thread 所维护的 ThreadLocalMap，如果 ThreadLocalMap 不为 null，则以 ThreadLocal 实例为 key，值为 value 的键值对存入 ThreadLocalMap，若 ThreadLocalMap 为 null 的话，就新建 ThreadLocalMap，然后再以 ThreadLocal 为键，值为 value 的键值对存入即可。

       get() 方法是获取当前线程中 ThreadLocal 变量的值，代码逻辑请看注释，另外，看下 setInitialValue 主要做了些什么事情？这段方法的逻辑和 set 方法几乎一致，关注的是 initialValue 方法:这个方法是 protected 修饰的，也就是说继承 ThreadLocal 的子类可重写该方法，实现赋值为其他的初始值。

       总结一下 get 方法：通过当前线程 thread 实例获取到它所维护的 ThreadLocalMap，然后以当前 ThreadLocal 实例为 key 获取该 map 中的键值对（Entry），如果 Entry 不为 null 则返回 Entry 的 value。如果获取 ThreadLocalMap 为 null 或者 Entry 为 null 的话，就以当前 ThreadLocal 为 Key，value 为 null 存入 map 后，并返回 null。

       remove() 方法实现了如何删数据的操作。删除数据当然是从 map 中删除数据，先获取与当前线程相关联的 ThreadLocalMap，然后从 map 中删除该 ThreadLocal 实例为 key 的键值对即可。

       从上面的分析我们已经知道，数据其实都放在了 ThreadLocalMap 中，ThreadLocal 的 get、set 和 remove 方法实际上都是通过 ThreadLocalMap 的 getEntry、set 和 remove 方法实现的。ThreadLocalMap 是 ThreadLocal 一个静态内部类，内部维护了一个数组（Entry 类型的 table 数组），Entry 是一个以 ThreadLocal 为 key，Object 为 value 的键值对，这里的ThreadLocal 是弱引用。每个线程实例中都可以通过 ThreadLocals 获取到 ThreadLocalMap，而 ThreadLocalMap 实际上就是一个以 ThreadLocal 实例为 key，任意对象为 value 的 Entry 数组。当我们为 ThreadLocal 变量赋值时，实际上就是以当前 ThreadLocal 实例为 key，值为 value 的 Entry 往这个 ThreadLocalMap 中存放。需要注意的是，Entry 中的 key 是弱引用，当 ThreadLocal 外部强引用被置为 null(ThreadLocalInstance=null)时，系统 GC 的时候，根据可达性分析，这个 ThreadLocal 实例就没有任何一条链路能够引用到它，此时 ThreadLocal 势必会被回收，这样一来，ThreadLocalMap 中就会出现 key 为 null 的 Entry，如果没有办法访问这些 key 为 null 的 Entry 的 value，如果当前线程再迟迟不结束的话，这些 key 为 null 的 Entry 的 value 就会一直存在一条强引用链：Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value 永远无法回收，造成内存泄漏。

       当然，如果当前 thread 运行结束，ThreadLocal、ThreadLocalMap、Entry 没有引用链可达，在垃圾回收的时候都会被系统回收。在实际开发中，会使用线程池去维护线程的创建和复用，比如固定大小的线程池，线程为了复用是不会主动结束的。

       本文主要讲解了ThreadLocal的作用及基本用法，以及ThreadLocal的实现原理和基础方法。线上环境中，ThreadLocal还有可能引起内存泄漏，这方面内容我们后续接着讲。

       本文由 mdnice 多平台发布