多线程教程（三）多线程原理解析

多线程教程（三）多线程原理解析

我们都知道 JVM 中由堆、栈、方法区所组成，其中栈内存是给谁用的呢？其实就是线程，每个线程启动后，虚拟机就会为其分配一块栈内存。

• 每个栈由多个栈帧（Frame）组成，对应着每次方法调用时所占用的内存

• 每个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的那个方法

1.类加载

运行test类，java类的字节码会加载到虚拟机中方法区之中。（图片中方法区用代码代表字节码）

关于图片程序计数器在栈帧里面的思考，以及什么是线程栈

每个Java方法执行时都会创建一个栈帧到虚拟机栈中。
一个栈帧包括局部变量表，操作栈，动态链接，方法出口等信息。
写递归程序出错时时的栈溢出，就是发生在这里

• 实际上程序计数器不应该在栈帧里面
• 线程栈在jvm中也不存在，实际上这是linux中的概念

进程栈：

进程栈是属于用户态栈，和进程 虚拟地址空间 (Virtual Address Space) 密切相关。那我们先了解下什么是虚拟地址空间：在 32 位机器下，虚拟地址空间大小为 4G。这些虚拟地址通过页表 (Page Table) 映射到物理内存，页表由操作系统维护，并被处理器的内存管理单元 (MMU) 硬件引用。每个进程都拥有一套属于它自己的页表，因此对于每个进程而言都好像独享了整个虚拟地址空间。

生成main线程栈，为主方法生成栈帧内存

局部变量表对应着方法内的局部变量和方法参数

如上所属的代码，局部变量表中存储的就是局部变量，局部变量由虚拟机在堆上创建，并将引用地址传给局部变量

返回地址对应程序的退出地址

2.运行到指定方法

当运行到method1的时候，在线程栈中会创建method1的栈帧，局部变量表中存储着局部变量，局部变量的空间是在创建栈帧的时候就全部创建完毕。

method1的返回地址就是主方法method1之下的代码地址。

method1中调用method2，所以会创建一个新的method2栈帧。

3.指定方法运行完毕

method2方法执行完毕之后，method2方法的栈帧就会被释放掉，返回到返回地址的位置。

method1方法执行完毕之后，method1方法的栈帧也会被释放掉，当main方法执行完毕之后，main栈帧也会被释放掉。

4.当两个线程同时运行的时候

public class TestFrames {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                method1(20);
            }
        };
        t1.setName("t1");
        t1.start();
        method1(10);
    }

    private static void method1(int x) {
        int y = x + 1;
        Object m = method2();
        System.out.println(m);
    }

    private static Object method2() {
        Object n = new Object();
        return n;
    }
}

当两个线程同时运行的时候，两个线程并不干扰，分别生成自己的栈帧，分别运行。

**线程上下文切换（**Thread Context Switch）

因为以下一些原因导致 cpu 不再执行当前的线程，转而执行另一个线程的代码

• 线程的 cpu 时间片用完

• 垃圾回收

• 有更高优先级的线程需要运行

• 线程自己调用了 sleep、yield、wait、join、park、synchronized、lock 等方法

当 Context Switch 发生时，需要由操作系统保存当前线程的状态，并恢复另一个线程的状态，Java 中对应的概念就是程序计数器（Program Counter Register），它的作用是记住下一条 jvm 指令的执行地址，是线程私有的

• 状态包括程序计数器、虚拟机栈中每个栈帧的信息，如局部变量、操作数栈、返回地址等

• Context Switch 频繁发生会影响性能

参考文章：

https://www.jianshu.com/p/44adf6b71f8f

linux线程栈介绍（介绍了linux中全部的栈）

nshu.com/p/44adf6b71f8f

linux线程栈介绍（介绍了linux中全部的栈）