java睡五秒钟

Java 中有时需要将线程进入睡眠状态，这时一般我们就会通过 Thread.sleep 使线程进入睡眠状态，接下去就看看执行该语句在 JVM 中做了什么。

简单例子

以下是一个简单的例子，使主线程睡眠5秒钟。

public class TestSleep {
public static void main(String[] args) {
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

JVM 中的线程

在继续往 JVM 层看 start0 本地方法前，我们先了解下 JVM 中的相关线程，这将有助于后面更好理解 Java 层线程与 JVM 中的线程对应关系。

在 JVM 中，也用 C++ 定义了一些 Thread 类，它们的继承结构如下，其中对于 Java 层线程到 JVM 层主要相关的有 Java 层的 java.lang.Thread、JavaThread 和 OSThread。

java.lang.Thread 属于 Java 层的线程对象，每个 Java 层对象都会在 JVM 中使用 oop 来表示，所以它也会在 JVM 中产生一个 oop。

Thread 是 C++ 定义的线程基类，除了 OSThread 类，作为其他线程的基类，它包含了 OSThread 对象的指针。

JavaThread 是 C++ 定义的线程类，我们在 Java 层创建的线程对象会使用 JavaThread 对象来表示，它包含了指向线程的 oop 的指针。

OSThread 是 C++ 定义的线程，它不与其他线程构成继承关系，它是 JVM 对不同操作系统的线程的统一抽象，它维护了操作系统线程的句柄，用于获取操作系统的线程。

--Thread
--JavaThread
--CodeCacheSweeperThread
--CompilerThread
--JvmtiAgentThread
--ServiceThread
--NamedThread
--ConcurrentGCThread
--VMThread
--WorkerThread
--AbstractGangWorker
--GCTaskThread
--WatcherThread
--OSThread

sleep方法

在 Thread 类中， sleep 是一个静态且本地方法。

public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;

Thread.c

Java 层声明的本地方法对应实现在 Thread.c 中， sleep 是一个注册到 JVM 中的方法，它与 JVM 中的 JVM_Sleep 函数绑定了，所以实现逻辑在 JVM_Sleep 函数里。逻辑为：

JVMWrapper("JVM_Sleep") 用于调试。

睡眠时间不能为负。

是否已经被中断了。

JavaThreadSleepState jtss(thread) 用于修改线程状态并做一些统计，当睡眠结束后，会修改回线程状态，在 JavaThreadSleepState 的析构函数中修改。

睡眠时间如果为0，则根据 ConvertSleepToYield 做不同处理，它表示是否将 sleep 操作转为 yield 操作。分别调用 os::naked_yield 和 os::sleep 处理，封装了不同操作系统的调用实现，后面以 Windows 为例分别看相应实现。

通过 thread->osthread()->get_state() 获取 OSThread 对象，并将其状态设置为 SLEEPING等到 sleep 结束后设置回原来的状态。

如果睡眠时间大于0，则做类似操作，不过它支持中断。

发送事件，结束。

os::naked_yield

naked_yield 函数的实现很简单，就直接调用 SwitchToThread 系统函数。通过该函数可以让系统查看是否有其他线程迫切需要CPU，将CPU让给其他线程，如果没有其他线程则立即返回。

void os::naked_yield() {
SwitchToThread();
}
JVM_ENTRY(void, JVM_Sleep(JNIEnv* env, jclass threadClass, jlong millis))
JVMWrapper("JVM_Sleep");
if (millis osthread()->get_state();
thread->osthread()->set_state(SLEEPING);
os::sleep(thread, MinSleepInterval, false);
thread->osthread()->set_state(old_state);
}
} else {
ThreadState old_state = thread->osthread()->get_state();
thread->osthread()->set_state(SLEEPING);
if (os::sleep(thread, millis, true) == OS_INTRPT) {
if (!HAS_PENDING_EXCEPTION) {
if (event.should_commit()) {
event.set_time(millis);
event.commit();
}
HOTSPOT_THREAD_SLEEP_END(1);
THROW_MSG(vmSymbols::java_lang_InterruptedException(), "sleep interrupted");
}
}
thread->osthread()->set_state(old_state);
}
if (event.should_commit()) {
event.set_time(millis);
event.commit();
}
HOTSPOT_THREAD_SLEEP_END(0);
JVM_END
os::sleep

获取最大限制大小limit。

如果超过 limit 则通过减法将其转成多次递归调用 sleep 函数。

获取 OSThread 对象，然后通过 OSThreadWaitState 设置线程状态为等待，修改操作分别在构造函数和析构函数中实现。

根据是否支持中断做不同实现，不需要中断则直接调用 Sleep 系统函数来实现。

如果要支持中断则接着做下面处理。

ThreadBlockInVM 主要是检查当前线程用不用进入 safepoint，后面再详细看。

接着主要到 WaitForMultipleObjects 系统函数，该函数能等待指定对象指定的毫秒数。如果等待过程中对象没有接到任何信号，则超过指定毫秒数后返回 WAIT_TIMEOUT ，如果等待过程中对象收到信号，则提前解除等待，此时返回的值为 OS_INTRPT ，即表示被中断了。

int os::sleep(Thread* thread, jlong ms, bool interruptable) {
jlong limit = (jlong) MAXDWORD;
while (ms > limit) {
int res;
if ((res = sleep(thread, limit, interruptable)) != OS_TIMEOUT) {
return res;
}
ms -= limit;
}
assert(thread == Thread::current(), "thread consistency check");
OSThread* osthread = thread->osthread();
OSThreadWaitState osts(osthread, false /* not Object.wait() */);
int result;
if (interruptable) {
assert(thread->is_Java_thread(), "must be java thread");
JavaThread *jt = (JavaThread *) thread;
ThreadBlockInVM tbivm(jt);
jt->set_suspend_equivalent();
HANDLE events[1];
events[0] = osthread->interrupt_event();
HighResolutionInterval *phri=NULL;
if (!ForceTimeHighResolution) {
phri = new HighResolutionInterval(ms);
}
if (WaitForMultipleObjects(1, events, FALSE, (DWORD)ms) == WAIT_TIMEOUT) {
result = OS_TIMEOUT;
} else {
ResetEvent(osthread->interrupt_event());
osthread->set_interrupted(false);
result = OS_INTRPT;
}
delete phri;
jt->check_and_wait_while_suspended();
} else {
assert(!thread->is_Java_thread(), "must not be java thread");
Sleep((long) ms);
result = OS_TIMEOUT;
}
return result;
}

ThreadBlockInVM

前面说到 ThreadBlockInVM 会检查当前线程用不用进入 safepoint，它主要的逻辑如下：

首先设置 Java 线程状态，将状态加一，由 _thread_in_vm = 6 变为 _thread_in_vm_trans = 7，从“运行vm本身代码”到“相应的过度状态”。

os::is_MP() 用于判断计算机系统是否为多核系统，多核情况下需要做内存屏障处理，这是为了让每个线程都能实时同步状态。

内存屏障有两种方式，一种是 rderAccess::fence() ，它的实现是直接通过CPU指令来实现，汇编指令为 asm volatile ("lock; addl $0,0(%%rsp)" : : : "cc", "memory"); ，这种方式代价比较大。而另外一种为 InterfaceSupport::serialize_memory ，由 JVM 模拟实现，效率高一点。

调用 SafepointSynchronize::block 尝试在该安全点进行阻塞。

设置 Java 线程状态为 _thread_blocked ，即阻塞。

static inline void transition_and_fence(JavaThread *thread, JavaThreadState from, JavaThreadState to) {
assert(thread->thread_state() == from, "coming from wrong thread state");
assert((from & 1) == 0 && (to & 1) == 0, "odd numbers are transitions states");
thread->set_thread_state((JavaThreadState)(from + 1));
if (os::is_MP()) {
if (UseMembar) {
OrderAccess::fence();
} else {
// Must use this rather than serialization page in particular on Windows
InterfaceSupport::serialize_memory(thread);
}
}
if (SafepointSynchronize::do_call_back()) {
SafepointSynchronize::block(thread);
}
thread->set_thread_state(to);
CHECK_UNHANDLED_OOPS_ONLY(thread->clear_unhandled_oops();)
}