JVM中的Stack和Frame怎么用

這篇文章主要講解了“JVM中的Stack和Frame怎么用”，文中的講解內(nèi)容簡單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“JVM中的Stack和Frame怎么用”吧！

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JVM執(zhí)行Java程序時(shí)需要裝載各種數(shù)據(jù)，比如類型信息（Class）、類型實(shí)例（Instance）、常量數(shù)據(jù)（Constant）、本地變量等。不同的數(shù)據(jù)存放在不同的內(nèi)存區(qū)中，這些數(shù)據(jù)內(nèi)存區(qū)稱作“運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)（Runtime Data Area）”。運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)有這樣幾個(gè)重要區(qū)：JVM Stack（簡稱Stack或者虛擬機(jī)棧、線程棧、棧等），F(xiàn)rame（又稱StackFrame/棧幀、方法棧等），Heap（堆/GC堆，即垃圾收集的對(duì)象所在區(qū)）。下面簡單介紹一下Stack和Frame，對(duì)于Heap，請(qǐng)參考垃圾收集相關(guān)文章。

概覽

單個(gè)線程內(nèi)共享的區(qū)：PC Register/JVM Stack/Native Method Stack。
所有線程共享的區(qū)：Heap/Method Area/Runtime Constant Pool。

上圖：運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)。重點(diǎn)是每個(gè)線程擁有的PCRegister/Stack以及線程共享的Heap以及常量池（ConstantPool）

 

上圖：線程棧（VM Statck/Stack）包含的棧幀（Frame）。重點(diǎn)是棧幀和它的結(jié)構(gòu)，操作棧（OperandStack）以及常量池引用。

Stack

結(jié)構(gòu)：{JVM Stack [Frame][Frame][Frame]... }。
JVM Stack在每個(gè)線程被創(chuàng)建時(shí)被創(chuàng)建，用來存放一組棧幀（StackFrame/Frame）。
JVM Statck的大小可以是固定的，也可以是動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的。如果線程需要一個(gè)比固定大小大的Stack，會(huì)發(fā)生StackOverflowError；如果動(dòng)態(tài)擴(kuò)展Stack時(shí)沒有足夠的內(nèi)存或者系統(tǒng)沒有足夠的內(nèi)存為新線程創(chuàng)建Stack，發(fā)生OutOfMemoryError。

Frame

結(jié)構(gòu)：{Frame [ReturnValue] [LocalVariables[][][][]...] [OperandStack [][][]...] [ConstPoolRef] }
每次方法調(diào)用均會(huì)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)的Frame，方法執(zhí)行完畢或者異常終止，F(xiàn)rame被銷毀。一個(gè)方法A調(diào)用另一個(gè)方法B時(shí)，A的frame停止，新的frame被創(chuàng)建賦予B，執(zhí)行完畢后，把計(jì)算結(jié)果傳遞給A，A繼續(xù)執(zhí)行。

局部變量表
局部變量表的大小在編譯期就被確定?；愋蛿?shù)據(jù)以及引用和返回地址（returnAddress）占用一個(gè)局部變量大小，long/double需要兩個(gè)。

Java代碼“int a=0;int b=1;int c=2;”對(duì)應(yīng)的局部變量表如下：

LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
2 12 0 a I
4 10 1 b I
6 8 2 c I

Start: 變量偏移量。
Length: 作用域范圍長度。[Start,Start+Length)就是該變量的作用域。
Slot: 一個(gè)Slot能存儲(chǔ)32bit的數(shù)據(jù)類型、引用、返回地址，long/dobule需要兩個(gè)Slot。

操作棧（OperandStack）
Frame被創(chuàng)建時(shí)，操作棧是空的。操作棧的每個(gè)項(xiàng)可以存放JVM的各種類型數(shù)據(jù)，包括long/double。
操作棧有個(gè)棧深，long/double貢獻(xiàn)兩個(gè)棧深。
操作棧調(diào)用其它有返回結(jié)果的方法時(shí)，會(huì)把結(jié)果push到棧上。

Java代碼：

int a=1;
int b=2;
int c=a+b;

對(duì)應(yīng)的指令：

0: iconst_1 // push 1到操作棧。大于5的int值會(huì)用到 bipush <i> 指令。
1: istore_0 // pop 頂元素，存儲(chǔ)到index=0的本地變量。
2: iconst_2 // push 2 到操作棧
3: istore_1 // pop棧頂元素，存儲(chǔ)到index=1的本地變量。
4: iload_0  // 把index=0的本地變量加載到棧頂
5: iload_1  // 把index=1的本地變量加載到棧頂
6: iadd     // 把棧頂兩個(gè)數(shù)pop出來相加，并把結(jié)果存放到棧頂
7: istore_2 // 結(jié)果存儲(chǔ)到index=2的本地變量

感謝各位的閱讀，以上就是“JVM中的Stack和Frame怎么用”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)JVM中的Stack和Frame怎么用這一問題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是創(chuàng)新互聯(lián)，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！

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