「java虚拟类和线程」编写java线程类
本篇文章给大家谈谈java虚拟类和线程，以及编写java线程类对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站喔。
本文目录一览：
- 1、java有几种实现线程的方式？
- 2、什么是Java虚拟机?
- 3、java虚拟机采用什么软件体系结构
- 4、java虚拟机（jvm）如何实现多线程
- 5、java 虚拟机线程与操作系统内核线程之间的关系
java有几种实现线程的方式？
有三种：
(1)继承Thread类，重写run函数
创建：class xx extends Thread{ public void run(){Thread.sleep(1000)//线程休眠1000毫秒，sleep使线程进入Block状态，并释放资源}}
开启线程：对象.start()//启动线程，run函数运行
(2)实现Runnable接口，重写run函数
开启线程：Thread t = new Thread(对象)//创建线程对象t.start()
(3)实现Callable接口，重写call函数
Callable是类似于Runnable的接口，实现Callable接口的类和实现Runnable的类都是可被其它线程执行的任务。
什么是Java虚拟机?
虚拟机是一种抽象化的计算机，通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。
Java虚拟机有自己完善的硬体架构，如处理器、堆栈、寄存器等，还具有相应的指令系统。JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使得Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码），就可以在多种平台上不加修改地运行。
这种解释应该算是正确的，但是只描述了虚拟机的外部行为和功能，并没有针对内部原理做出说明。一般情况下我们不需要知道虚拟机的运行原理，只要专注写java代码就可以了，这也正是虚拟机之所以存在的原因--屏蔽底层操作系统平台的不同并且减少基于原生语言开发的复杂性，使java这门语言能够跨各种平台（只要虚拟机厂商在特定平台上实现了虚拟机），并且简单易用。这些都是虚拟机的外部特性，但是从这些信息来解释虚拟机，未免太笼统了，无法让我们知道内部原理。
从进程的角度解释JVM
让我们尝试从操作系统的层面来理解虚拟机。我们知道，虚拟机是运行在操作系统之中的，那么什么东西才能在操作系统中运行呢？当然是进程，因为进程是操作系统中的执行单位。可以这样理解，当它在运行的时候，它就是一个操作系统中的进程实例，当它没有在运行时（作为可执行文件存放于文件系统中），可以把它叫做程序。
对命令行比较熟悉的同学，都知道其实一个命令对应一个可执行的二进制文件，当敲下这个命令并且回车后，就会创建一个进程，加载对应的可执行文件到进程的地址空间中，并且执行其中的指令。下面对比C语言和Java语言的HelloWorld程序来说明问题。
首先编写C语言版的HelloWorld程序。
编译C语言版的HelloWorld程序：
gcc HelloWorld.c -o HelloWorld
运行C语言版的HelloWorld程序：
zhangjg@linux:/deve/workspace/HelloWorld/src$ ./HelloWorld
hello world
gcc编译器编译后的文件直接就是可被操作系统识别的二进制可执行文件，当我们在命令行中敲下 ./HelloWorld这条命令的时候， 直接创建一个进程， 并且将可执行文件加载到进程的地址空间中， 执行文件中的指令。
作为对比， 我们看一下Java版HelloWord程序的编译和执行形式。
首先编写源文件HelloWord.java ：
编译Java版的HelloWorld程序：
运行Java版的HelloWorld程序：
zhangjg@linux:/deve/workspace/HelloJava/src$ java -classpath . HelloWorld
HelloWorld
从上面的过程可以看到， 我们在运行Java版的HelloWorld程序的时候， 敲入的命令并不是 ./HelloWorld.class 。 因为class文件并不是可以直接被操作系统识别的二进制可执行文件 。 我们敲入的是java这个命令。 这个命令说明， 我们首先启动的是一个叫做java的程序， 这个java程序在运行起来之后就是一个JVM进程实例。
上面的命令执行流程是这样的：
java命令首先启动虚拟机进程，虚拟机进程成功启动后，读取参数“HelloWorld”，把他作为初始类加载到内存，对这个类进行初始化和动态链接（关于类的初始化和动态链接会在后面的博客中介绍），然后从这个类的main方法开始执行。也就是说我们的.class文件不是直接被系统加载后直接在cpu上执行的，而是被一个叫做虚拟机的进程托管的。首先必须虚拟机进程启动就绪，然后由虚拟机中的类加载器加载必要的class文件，包括jdk中的基础类（如String和Object等），然后由虚拟机进程解释class字节码指令，把这些字节码指令翻译成本机cpu能够识别的指令，才能在cpu上运行。
从这个层面上来看，在执行一个所谓的java程序的时候，真真正正在执行的是一个叫做Java虚拟机的进程，而不是我们写的一个个的class文件。这个叫做虚拟机的进程处理一些底层的操作，比如内存的分配和释放等等。我们编写的class文件只是虚拟机进程执行时需要的“原料”。这些“原料”在运行时被加载到虚拟机中，被虚拟机解释执行，以控制虚拟机实现我们java代码中所定义的一些相对高层的操作，比如创建一个文件等，可以将class文件中的信息看做对虚拟机的控制信息，也就是一种虚拟指令。
编程语言也有自己的原理， 学习一门语言， 主要是把它的原理搞明白。 看似一个简单的HelloWorld程序， 也有很多深入的内容值得剖析。
JVM体系结构简介
为了展示虚拟机进程和class文件的关系，特意画了下面一张图：
根据上图表达的内容，我们编译之后的class文件是作为Java虚拟机的原料被输入到Java虚拟机的内部的，那么具体由谁来做这一部分工作呢？其实在Java虚拟机内部，有一个叫做类加载器的子系统，这个子系统用来在运行时根据需要加载类。注意上面一句话中的“根据需要”四个字。在Java虚拟机执行过程中，只有他需要一个类的时候，才会调用类加载器来加载这个类，并不会在开始运行时加载所有的类。就像一个人，只有饿的时候才去吃饭，而不是一次把一年的饭都吃到肚子里。一般来说，虚拟机加载类的时机，在第一次使用一个新的类的时候。本专栏后面的文章会具体讨论Java中的类加载器。
由虚拟机加载的类，被加载到Java虚拟机内存中之后，虚拟机会读取并执行它里面存在的字节码指令。虚拟机中执行字节码指令的部分叫做执行引擎。就像一个人，不是把饭吃下去就完事了，还要进行消化，执行引擎就相当于人的肠胃系统。在执行的过程中还会把各个class文件动态的连接起来。关于执行引擎的具体行为和动态链接相关的内容也会在本专栏后续的文章中进行讨论。
我们知道，Java虚拟机会进行自动内存管理。具体说来就是自动释放没有用的对象，而不需要程序员编写代码来释放分配的内存。这部分工作由垃圾收集子系统负责。
从上面的论述可以知道， 一个Java虚拟机实例在运行过程中有三个子系统来保障它的正常运行，分别是类加载器子系统， 执行引擎子系统和垃圾收集子系统。 如下图所示：
虚拟机的运行，必须加载class文件，并且执行class文件中的字节码指令。它做这么多事情，必须需要自己的空间。就像人吃下去的东西首先要放在胃中。虚拟机也需要空间来存放个中数据。首先，加载的字节码，需要一个单独的内存空间来存放；一个线程的执行，也需要内存空间来维护方法的调用关系，存放方法中的数据和中间计算结果；在执行的过程中，无法避免的要创建对象，创建的对象需要一个专门的内存空间来存放。关于虚拟机运行时数据区的内容，也会出现在本专栏后续的文章中。虚拟机的运行时内存区大概可以分成下图所示的几个部分。(这里只是大概划分，并没有划分的很精细)
总结
写到这里，基本上关于我对java虚拟机的理解就写完了。这篇文章的主题虽然是深入理解Java虚拟机，但是你可能感觉一点也不“深入”，也只是泛泛而谈。我也有这样的感觉。限于自己水平有限，也只能这样了，要是想深入理解java虚拟机，强烈建议读一下三本书：
《深入Java虚拟机》
《深入理解Java虚拟机JVM高级特性与最佳实践》
《Java虚拟机规范》
其实我也读过这几本书，但是它们对虚拟机的解释也是基于一个外部模型，而没有深入剖析虚拟机内部的实现原理。虚拟机是一个大而复杂的东西，实现虚拟机的人都是大牛级别的，如果不是参与过虚拟机的实现，应该很少有人能把它参透。本专栏后面的一些文章也参考了这三本书， 虽然讲解Java语法的书不计其数， 但是深入讲解虚拟机的书， 目前为止我就见过这三本，并且网上的资料也不是很多。
最后做一个总结：
1 虚拟机并不神秘，在操作系统的角度看来，它只是一个普通进程。
2 这个叫做虚拟机的进程比较特殊，它能够加载我们编写的class文件。如果把JVM比作一个人，那么class文件就是我们吃的食物。
3 加载class文件的是一个叫做类加载器的子系统。就好比我们的嘴巴，把食物吃到肚子里。
4 虚拟机中的执行引擎用来执行class文件中的字节码指令。就好比我们的肠胃，对吃进去的食物进行消化。
5 虚拟机在执行过程中，要分配内存创建对象。当这些对象过时无用了，必须要自动清理这些无用的对象。清理对象回收内存的任务由垃圾收集器负责。就好比人吃进去的食物，在消化之后，必须把废物排出体外，腾出空间可以在下次饿的时候吃饭并消化食物。
扩展资料：
关于JAVA虚拟机的参数说明如下：
1、运行class文件
执行带main方法的class文件，Java虚拟机[3] 命令参数行为：
java CLASS文件名
注意：CLASS文件名不要带文件后缀.class
例如：
java Test
如果执行的class文件是带包的，即在类文件中使用了：
package ；包名
那应该在包的基路径下执行，Java虚拟机命令行参数：
java ；包名.CLASS文件名
例如：
PackageTest.java中，其包名为：com.ee2ee.test，对应的语句为：
package com.ee2ee.test;
PackageTest.java及编译后的class文件PackageTest.class的存放目录如下：
classes
|__com
|__ee2ee
|__test
|__PackageTest.java
|__PackageTest.class
要运行PackageTest.class，应在classes目录下执行：
java com.ee2ee.test.PackageTest
2、运行jar文件中的class
原理和运行class文件一样，只需加上参数-cp jar文件名；即可。
例如：执行test.jar中的类com.ee2ee.test.PackageTest，命令行如下：
java -cp test.jar com.ee2ee.test.PackageTest
3、显示JDK版本信息
当一台机器上有多个jdk版本时，需要知道当前使用的是那个版本的jdk，使用参数-version即可知道其版本，命令行为：
java -version
4、增加虚拟机可以使用的最大内存
Java虚拟机可使用的最大内存是有限制的，缺省值通常为64MB或128MB。
如果一个应用程序为了提高性能而把数据加载内存中而占用较大的内存，比如超过了默认的最大值128MB，需要加大java虚拟机可使用的最大内存，否则会出现Out of Memory的异常。启动java时，需要使用如下两个参数：
-Xms java虚拟机初始化时使用的内存大小
-Xmx java虚拟机可以使用的最大内存
以上两个命令行参数中设置的size，可以带单位，例如：256m表示256MB
举例说明：
java -Xms128m -Xmx256m ...
表示Java虚拟机初始化时使用的内存为128MB，可使用的最大内存为256MB。
对于tomcat，可以修改其脚本catalina. sh（Unix平台）或catalina.bat（Windows平台），设置变量JAVA_OPTS即可，例如：
JAVA_OPTS='-Xms128m -Xmx256m'
参考资料：百度百科-java虚拟机
java虚拟机采用什么软件体系结构
JAVA虚拟机的生命周期
一个运行时的Java虚拟机实例的天职是：负责运行一个java程序。当启动一个Java程序时，一个虚拟机实例也就诞生了。当该程序关闭退出，这个虚拟机实例也就随之消亡。如果同一台计算机上同时运行三个Java程序，将得到三个Java虚拟机实例。每个Java程序都运行于它自己的Java虚拟机实例中。
Java虚拟机实例通过调用某个初始类的main()方法来运行一个Java程序。而这个main()方法必须是共有的(public)、静态的(static)、返回值为void，并且接受一个字符串数组作为参数。任何拥有这样一个main()方法的类都可以作为Java程序运行的起点。
在上面的例子中，Java程序初始类中的main()方法，将作为该程序初始线程的起点，任何其他的线程都是由这个初始线程启动的。
在Java虚拟机内部有两种线程：守护线程和非守护线程。守护线程通常是由虚拟机自己使用的，比如执行垃圾收集任务的线程。但是，Java程序也可以把它创建的任何线程标记为守护线程。而Java程序中的初始线程——就是开始于main()的那个，是非守护线程。
只要还有任何非守护线程在运行，那么这个Java程序也在继续运行。当该程序中所有的非守护线程都终止时，虚拟机实例将自动退出。假若安全管理器允许，程序本身也能够通过调用Runtime类或者System类的exit()方法来退出。
JAVA虚拟机的体系结构
下图是JAVA虚拟机的结构图，每个Java虚拟机都有一个类装载子系统，根据给定的全限定名来装入类型（类或接口）。同样，每个Java虚拟机都有一个执行引擎，负责执行那些包含在被装载类的方法中的指令。
当JAVA虚拟机运行一个程序时，需要内存来存储许多东西，例如：字节码、从已装载的class文件中得到的其他信息、程序创建的对象、传递给方法的参数，返回值、局部变量等等。Java虚拟机把这些东西都组织到几个“运行时数据区”中，以便于管理。
某些运行时数据区是由程序中所有线程共享的，还有一些则只能由一个线程拥有。每个Java虚拟机实例都有一个方法区以及一个堆，是由该虚拟机实例中所有的线程共享的。当虚拟机装载一个class文件时，会从这个class文件包含的二进制数据中解析类型信息。然后把这些类型信息放到方法区中。当程序运行时，虚拟机会把所有该程序在运行时创建的对象都放到堆中。
当每一个新线程被创建时，都将得到它自己的PC寄存器（程序计数器）以及一个Java栈，如果线程正在执行的是一个Java方法（非本地方法），那么PC寄存器的值将总是指向下一条将被执行的指令，而Java栈则总是存储该线程中Java方法调用的状态——包括局部变量，被调用时传进来的参数、返回值，以及运算的中间结果等等。而本地方法调用的状态，则是以某种依赖于具体实现的方法存储在本地方法栈中，也可能是在寄存器或者其他某些与特定实现相关的内存区中。
Java栈是由许多栈帧（stack frame）组成的，一个栈帧包含一个Java方法调用的状态。当线程调用一个Java方法时，虚拟机压入一个新的栈帧到该线程的Java栈中，当该方法返回时，这个栈帧被从Java栈中弹出并抛弃。
Java虚拟机没有寄存器，其指令集使用Java栈来存储中间数据。这样设计的原因是为了保持Java虚拟机的指令集尽量紧凑、同时也便于Java虚拟机在那些只有很少通用寄存器的平台上实现。另外，Java虚拟机这种基于栈的体系结构，也有助于运行时某些虚拟机实现的动态编译器和即时编译器的代码优化。
下图描绘了Java虚拟机为每一个线程创建的内存区，这些内存区域是私有的，任何线程都不能访问另一个线程的PC寄存器或者Java栈。
上图展示了一个虚拟机实例的快照，有三个线程正在执行。线程1和线程2都正在执行Java方法，而线程3则正在执行一个本地方法。
Java栈都是向下生长的，而栈顶都显示在图的底部。当前正在执行的方法的栈帧则以浅色表示，对于一个正在运行Java方法的线程而言，PC寄存器总是指向下一条将被执行的指令。比如线程1和线程2都是以浅色显示的，由于线程3当前正在执行一个本地方法，因此，PC寄存器——以深色显示的那个，其值是不确定的。
数据类型
Java虚拟机是通过某些数据类型来执行计算的，数据类型可以分为两种：基本类型和引用类型，基本类型的变量持有原始值，而引用类型的变量持有引用值。
Java语言中的所有基本类型同样也都是Java虚拟机中的基本类型。但是boolean有点特别，虽然Java虚拟机也把boolean看做基本类型，但是指令集对boolean只有很有限的支持，当编译器把Java源代码编译为字节码时，它会用int或者byte来表示boolean。在Java虚拟机中，false是由整数零来表示的，所有非零整数都表示true，涉及boolean值的操作则会使用int。另外，boolean数组是当做byte数组来访问的，但是在“堆”区，也可以被表示为位域。
Java虚拟机还有一个只在内部使用的基本类型：returnAddress，Java程序员不能使用这个类型，这个基本类型被用来实现Java程序中的finally子句。该类型是jsr, ret以及jsr_w指令需要使用到的，值是JVM指令的操作码的指针。returnAddress类型不是简单意义上的数值，不属于任何一种基本类型，并且值是不能被运行中的程序所修改的。
Java虚拟机的引用类型被统称为“引用（reference）”，有三种引用类型：类类型、接口类型、以及数组类型，值都是对动态创建对象的引用。类类型的值是对类实例的引用；数组类型的值是对数组对象的引用，在Java虚拟机中，数组是个真正的对象；而接口类型的值，则是对实现了该接口的某个类实例的引用。还有一种特殊的引用值是null，表示该引用变量没有引用任何对象。
java虚拟机（jvm）如何实现多线程
启动一个线程用start()方法，使线程所代表的虚拟处理机处于可运行的状态，这意味着它可以有JVM(java虚拟机)来调度和执行，这并不意味着线程就会立即执行。run()方法可以产生必须退出的标志来停止一个线程。
java 虚拟机线程与操作系统内核线程之间的关系
简单的讲，JVM的多线程通常是不依赖于操作系统来实现的，这一点在IBM的系统上更为常见。有些优化的JVM比如IBM的，就是使用了NativeThread机制，来达到更高的效率。
在单CPU上就能实现多线程，至于多CPU情况，要看操作系统对多CPU的支持了。
关于java虚拟类和线程和编写java线程类的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。
发布于：2022-11-26，除非注明，否则均为原创文章，转载请注明出处。