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4 运行原理

4.1 栈与栈帧

Java Virtual Machine Stacks （Java 虚拟机栈）
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

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比如说，这里就有多个方法调用时的栈帧，每一个栈帧的右边都有其自己对应的变量和属性。如果一个方法执行完了，那么这个栈帧的内存就会被回收，这个是不需要我们自己手动操作的。

PS：我们调试的时候有一个小技巧，就是drop to frame，对应图片中的图标，他的意思是，当你点击这个图标，他会放弃当前栈帧，并且返回上一个调用方法。

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4.2 图解运行栈帧

java代码

public class FrameTest {
    public static void main(String[] args) {
        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;
    }
}

首先一开始程序会程序栈、方法区和堆，方法区存储的就是方法的内容，main程序运行的时候会有String数组，然后传到main的局部变量表里面

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main方法执行第一行method1(10)代码，这个代码指令会放到程序计数器里面（程序计数器记录的就是当前线程需要执行的指令，如果CPU要执行这个线程，其实就是从程序计数器里面拿执行的指令）

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当执行到了method1就会在程序栈里面开辟一个新的程序栈帧

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当执行到Object m = method2()，这时又会开一个新的程序栈帧

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当执行完了Object n =new Object()，method2返回时，method2的栈帧会被释放了，同时method2栈帧里面的返回地址回到上一个方法，同时把m指向开辟的Object的堆内存。

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当执行完method1和main方法也是类似。

4.3 多线程栈和栈帧

package com.bruce.test;

public class FrameTest {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread("t1") {
            @Override
            public void run() {
                method2();
            }
        };
        t1.start();
        method1(30);
    }

    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;
    }
}

我们直接看这个的运行情况，就可以看到有两个线程是已经停止了

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可见，栈帧是以线程为单位，两者相互独立，里面的变量是相互独立的。

4.4 上下文切换

因为以下一些原因导致CPU不在执行当前的线程，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)，它的作用就是记住下一条jvm指令的执行地址，是线程私有的

状态包括程序计数器、虚拟机栈中的每个栈帧的信息，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

4.4.1 图解上下文切换

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比如说由main线程切换到t1线程的时候，main线程里面的状态信息都会保存起来

CPU会执行t1线程里面的程序计数器里面的指令。

5 线程的常用方法

方法名	static	功能说明	注意
start		启动一个新线程，在新的线程运行run方法中的代码	start方法只是让线程进入就绪，里面代码不一定立刻运行（CPU的时间片还没分给它）。每个线程对象的start方法智能调用一次，如果调用了多次会出现IllegalThreadStateException
run		新线程启动后悔调用的方法	如果在构造Thread对象时传递了Runnable参数，则线程启动后悔调用Runnable中的run方法，否则默认不执行任何操作。但可以创建Thread的子类对象来覆盖默认行为
join		等待线程运行结束
join(long n)		等待线程运行结束，最多等待n毫秒
get()		获取线程长整形的id	id唯一
getName()		获取线程名
setName(String)		修改线程名
getPriority()		获取线程优先级
setPriority(int)		修改线程优先级	java中规定线程优先级1~10的整数，较大优先级能提高该线程被CPU调度的概率
getState(0)		获取线程状态	Java中线程状态是用6个enum表示，分别为NEW RUNNABLE,BLOCKED,WAITING,TIMED_WAITING,TERMINATED
isInterrupted()		判断是否被打断	不会清除打断标记
isAlive()		线程存活（还没有运行完毕）
interrupt()		打断线程	如果被打断线程正在sleep,wait,join会导致被打断的线程抛出InterruptedException,并清除打断标记；如果打断的正在运行的线程，则会设置打断标记；park的线程被打断，也会设置打断标记
interrupted()	static	判断当前线程是否被打断	会清除打断标记
currentThread(0)	static	获取点前正在执行的线程
sleep(long n)	static	让当前执行的线程休眠n毫秒，休眠时让出cpu的时间片给其他线程
yield()	static	提示线程调度器让出当前线程对CPU的使用	主要是为了测试和调试

二段终止模式

流程图

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java线程