Java线程运行的原理详解

栈与栈帧

JVM中由堆、栈、方法区所组成，其中栈内存就是分配给线程使用的，每个线程启动后，虚拟机都会为其分配一块栈内存。

• 每个栈由多个栈帧组成，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方法

public class Main {
    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;
    }
}

首先进行类加载，类信息进入方法区

类加载完成后，jvm会启动一个线程为main的主线程，并且为线程分配一块栈内存，同时分配给任务调度器执行，当被分配时间片，分配给主方法一个栈帧内存。

 程序计数器存储下一行要执行的语句的位置，执行到main方法的method1语句，调用method1方法，为method1方法分配栈帧

同时在method1中又调用mehtod2方法，jvm又为method2分配栈帧

方法2执行完毕，释放method2的栈帧内存，并执行method2返回地址处的代码

随后的执行不在赘述，随着一个个方法的执行结束，依次出栈。

线程的上下文切换

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
  • 垃圾回收时会停止所有当前正在工作的线程，执行GC线程
• 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，它的作用时记录下一条jvm执行的执行地址，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

总结