JVM中的守护线程示例详解

前言

在Java中有两类线程：User Thread(用户线程)、Daemon Thread(守护线程)

用个比较通俗的比如，任何一个守护线程都是整个JVM中所有非守护线程的保姆：

只要当前JVM实例中尚存在任何一个非守护线程没有结束，守护线程就全部工作；只有当最后一个非守护线程结束时，守护线程随着JVM一同结束工作。

Daemon的作用是为其他线程的运行提供便利服务，守护线程最典型的应用就是 GC (垃圾回收器)，它就是一个很称职的守护者。

在之前的《详解JVM如何处理异常》提到了守护线程，当时没有详细解释，所以打算放到今天来解释说明一下JVM守护线程的内容。

特点

通常由JVM启动
运行在后台处理任务，比如垃圾回收等
用户启动线程执行结束或者JVM结束时，会等待所有的非守护线程执行结束，但是不会因为守护线程的存在而影响关闭。

判断线程是否为守护线程

判断一个线程是否为守护线程，主要依据如下的内容

/* Whether or not the thread is a daemon thread. */
private boolean daemon = false;

/**
* Tests if this thread is a daemon thread.
*
* @return <code>true</code> if this thread is a daemon thread;
*  <code>false</code> otherwise.
* @see #setDaemon(boolean)
*/
public final boolean isDaemon() {
 return daemon;
}

下面我们进行一些简单的代码，验证一些关于守护线程的特性和一些猜测。

辅助方法

打印线程信息的方法，输出线程的组，是否为守护线程以及对应的优先级。

private static void dumpAllThreadsInfo() {
 Set<Thread> threadSet = Thread.getAllStackTraces().keySet();
 for(Thread thread: threadSet) {
 System.out.println("dumpAllThreadsInfo thread.name=" + thread.getName()
  + ";group=" + thread.getThreadGroup()
  + ";isDaemon=" + thread.isDaemon()
  + ";priority=" + thread.getPriority());
 }
}

线程睡眠的方法

private static void makeThreadSleep(long durationInMillSeconds) {
 try {
 Thread.sleep(durationInMillSeconds);
 } catch (InterruptedException e) {
 e.printStackTrace();
 }

}

验证普通的(非守护线程)线程会影响进程(JVM)退出

private static void testNormalThread() {
 long startTime = System.currentTimeMillis();
 new Thread("NormalThread") {
 @Override
 public void run() {
  super.run();
  //保持睡眠，确保在执行dumpAllThreadsInfo时，该线程不会因为退出导致dumpAllThreadsInfo无法打印信息。
  makeThreadSleep(10 * 1000);
  System.out.println("startNormalThread normalThread.time cost=" + (System.currentTimeMillis() - startTime));
 }
 }.start();
 //主线程暂定3秒，确保子线程都启动完成
 makeThreadSleep(3 * 1000);
 dumpAllThreadsInfo();
 System.out.println("MainThread.time cost = " + (System.currentTimeMillis() - startTime));
}

获取输出日志

dumpAllThreadsInfo thread.name=Signal Dispatcher;group=java.lang.ThreadGroup[name=system,maxpri=10];isDaemon=true;priority=9
dumpAllThreadsInfo thread.name=Attach Listener;group=java.lang.ThreadGroup[name=system,maxpri=10];isDaemon=true;priority=9
dumpAllThreadsInfo thread.name=Monitor Ctrl-Break;group=java.lang.ThreadGroup[name=main,maxpri=10];isDaemon=true;priority=5
dumpAllThreadsInfo thread.name=Reference Handler;group=java.lang.ThreadGroup[name=system,maxpri=10];isDaemon=true;priority=10
dumpAllThreadsInfo thread.name=main;group=java.lang.ThreadGroup[name=main,maxpri=10];isDaemon=false;priority=5
dumpAllThreadsInfo thread.name=NormalThread;group=java.lang.ThreadGroup[name=main,maxpri=10];isDaemon=false;priority=5
dumpAllThreadsInfo thread.name=Finalizer;group=java.lang.ThreadGroup[name=system,maxpri=10];isDaemon=true;priority=8
MainThread.time cost = 3009
startNormalThread normalThread.time cost=10003
Process finished with exit code 0 结束进程

我们根据上面的日志，我们可以发现

startNormalThread normalThread.time cost=10003代表着子线程执行结束，先于后面的进程结束执行。
Process finished with exit code 0 代表结束进程

以上日志可以验证进程是在我们启动的子线程结束之后才退出的。

验证JVM不等待守护线程就会结束

其实上面的例子也可以验证JVM不等待JVM启动的守护线程(Reference Handler,Signal Dispatcher等)执行结束就退出。

这里我们再次用一段代码验证一下JVM不等待用户启动的守护线程结束就退出的事实。

private static void testDaemonThread() {
 long startTime = System.currentTimeMillis();
 Thread daemonThreadSetByUser = new Thread("daemonThreadSetByUser") {
  @Override
  public void run() {
   makeThreadSleep(10 * 1000);
   super.run();
   System.out.println("daemonThreadSetByUser.time cost=" + (System.currentTimeMillis() - startTime));
  }
 };
 daemonThreadSetByUser.setDaemon(true);
 daemonThreadSetByUser.start();
 //主线程暂定3秒，确保子线程都启动完成
 makeThreadSleep(3 * 1000);
 dumpAllThreadsInfo();
 System.out.println("MainThread.time cost = " + (System.currentTimeMillis() - startTime));
}

上面的结果得到的输出日志为

dumpAllThreadsInfo thread.name=Signal Dispatcher;group=java.lang.ThreadGroup[name=system,maxpri=10];isDaemon=true;priority=9
dumpAllThreadsInfo thread.name=Attach Listener;group=java.lang.ThreadGroup[name=system,maxpri=10];isDaemon=true;priority=9
dumpAllThreadsInfo thread.name=Monitor Ctrl-Break;group=java.lang.ThreadGroup[name=main,maxpri=10];isDaemon=true;priority=5
dumpAllThreadsInfo thread.name=Reference Handler;group=java.lang.ThreadGroup[name=system,maxpri=10];isDaemon=true;priority=10
dumpAllThreadsInfo thread.name=main;group=java.lang.ThreadGroup[name=main,maxpri=10];isDaemon=false;priority=5
dumpAllThreadsInfo thread.name=daemonThreadSetByUser;group=java.lang.ThreadGroup[name=main,maxpri=10];isDaemon=true;priority=5
dumpAllThreadsInfo thread.name=Finalizer;group=java.lang.ThreadGroup[name=system,maxpri=10];isDaemon=true;priority=8
MainThread.time cost = 3006

Process finished with exit code 0

我们可以看到，上面的日志没有类似daemonThreadSetByUser.time cost=的信息。可以确定JVM没有等待守护线程结束就退出了。

注意：

新的线程是否初始为守护线程，取决于启动该线程的线程是否为守护线程。
守护线程默认启动的线程为守护线程，非守护线程启动的线程默认为非守护线程。
主线程（非守护线程）启用一个守护线程，需要调用Thread.setDaemon来设置启动线程为守护线程。

关于Priority与守护线程的关系

有一种传言为守护线程的优先级要低，然而事实是

优先级与是否为守护线程没有必然的联系
新的线程的优先级与创建该线程的线程优先级一致。
但是建议将守护线程的优先级降低一些。

感兴趣的可以自己验证一下（其实上面的代码已经有验证了）

总结

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