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多线程-day02.docx

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Day02

1. 课程目标

 Java 内存模型

 线程特性

 多线程控制

 容器

 线程池

2. Java 内存模型

Java 内存模型是每个 java 程序员必须掌握理解的，这是 Java 的核心基础，对我们编写

代码特别是并发编程时有很大帮助。由于 Java 程序是交由 JVM 执行的，所以我们在谈 Java

内存区域划分的时候事实上是指 JVM 内存区域划分。

2.1. Java 程序执行流程回顾

如图所示

首先 Java 源代码文件(.java 后缀)会被 Java 编译器编译为字节码文件(.class 后缀)，

然后由 JVM 中的类加载器加载各个类的字节码文件，

加载完毕之后，交由 JVM 执行引擎执行。

Java 内存模型指的就是 Runme Data Area（运行时数据区），即程序执行期间用到的数据

和相关信息保存区。

2.2. Java 内存模型

根据 JVM 规范，JVM 内存共分为虚拟机栈、堆、方法区、程序计数器、本地方法栈五个部

分。结构如下图：

2.2.1. PC 程序计数器：

 每个线程对应有一个程序计数器。

 各线程的程序计数器是线程私有的，互不影响，是线程安全的。

 程序计数器记录线程正在执行的内存地址，以便被中断线程恢复执行时再次按照中断

时的指令地址继续执行

2.2.2. Java 栈 JavaStack（虚拟机栈 JVM Stack）：

 每个线程会对应一个 Java 栈；

 每个 Java 栈由若干栈帧组成；

 每个方法对应一个栈帧；

 栈帧在方法运行时，创建并入栈；方法执行完，该栈帧弹出栈帧中的元素作为该方法

返回值，该栈帧被清除；

 栈顶的栈帧叫活动栈，表示当前执行的方法，才可以被 CPU 执行；

 线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出 StackOverowError 异常；

 栈扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出 OutOfMemoryError 异常；

2.2.3. 方法区 MethodArea

 方法区是 Java 堆的永久区（PermanetGeneraon）

 方法区存放了要加载的类的信息（名称、修饰符等）、类中的静态常量、类中定义为

%nal 类型的常量、类中的 Field 信息、类中的方法信息，

 方法区是被 Java 线程共享的

 方法区要使用的内存超过其允许的大小时，会抛出 OutOfMemoryError: PremGen space

的错误信息。

2.2.4. 常量池 ConstantPool:

 常量池是方法区的一部分。

 常量池中存储两类数据：字面量和引用量。

字面量：字符串、%nal 变量等。

引用量：类/接口、方法和字段的名称和描述符，

 常量池在编译期间就被确定，并保存在已编译的.class 文件中

2.2.5. 本地方法栈 Na!ve Method Stack:

 本地方法栈和 Java 栈所发挥的作用非常相似，区别不过是 Java 栈为 JVM 执行 Java 方法

服务，而本地方法栈为 JVM 执行 Nave 方法服务。

 本地方法栈也会抛出 StackOverowError 和 OutOfMemoryError 异常。

2.3. Java 内存模型工作示意图

1) 首先类加载器将 Java 代码加载到方法区

2) 然后执行引擎从方法区找到 main 方法

3) 为方法创建栈帧放入方法栈，同时创建该栈帧的程序计数器

4) 执行引擎请求 CPU 执行该方法

5) CPU 将方法栈数据加载到工作内存（寄存器和高速缓存），执行该方法

6) CPU 执行完之后将执行结果从工作内存同步到主内存

线程计算的时候，原始的数据来自内存，在计算过程中，有些数据可能被频繁读取，

这些数据被存储在寄存器和高速缓存中，当线程计算完后，这些缓存的数据在适当的时候

应该写回内存。

当个多个线程同时读写某个内存数据时，就会产生多线程并发问题，要解决这些问题

就涉及到多线程编程三个特性：原子性，有序性，可见性。

3. 多线程特性

多线程编程要保证满足三个特性：原子性、可见性、有序性。

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