深入理解Java虚拟机系列——JVM的栈内存

 2019-12-22 10:55  阅读(876)
文章分类:JVM

每当启动一个新线程时,Java虚拟机都会为它分配一个Java栈。Java栈以帧为单位保存线程的运行状态。虚拟机只会直接对Java栈执行两种操作:以帧为单位的压栈和出栈。

  某个线程正在执行的方法被称为该线程的当前方法,当前方法使用的栈帧称为当前帧,当前方法所属的类称为当前类,当前类的常量池称为当前常量池。在线程执行一个方法时,它会跟踪当前类和当前常量池。此外,当虚拟机遇到栈内操作指令时,它对当前帧内数据执行操作。

  每当线程调用一个Java方法时,虚拟机都会在该线程的Java栈中压入一个新帧。而这个新帧自然就成为了当前帧。在执行这个方法时,它使用这个帧来存储参数、局部变量、中间运算结果等数据。

  Java方法可以以两种方式完成。一种通过return返回的,称为正常返回;一种是通过抛出异常而异常终止的。不管以哪种方式返回,虚拟机都会将当前帧弹出Java栈然后释放掉,这样上一个方法的帧就成为当前帧了。

  Java帧上的所有数据都是此线程私有的。任何线程都不能访问另一个线程的栈数据,因此我们不需要考虑多线程情况下栈数据的访问同步问题。当一个线程调用一个方法时,方法的的局部变量保存在调用线程Java栈的帧中。只有一个线程能总是访问那些局部变量,即调用方法的线程。

2019120001406\_1.png

JVM栈之局部变量表:包含参数和局部变量

局部变量表存放了基本数据类型、对象引用和returnAddress类型(指向一条字节码指令的地址)。其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间(slot)(下图1到3的原因),其余数据类型只占用1个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配。每个方法都对应一个栈帧。

public class StackDemo {

        //静态方法
        public static int runStatic(int i, long l, float f, Object o, byte b) {
            return 0;
        }

        //实例方法
        public int runInstance(char c, short s, boolean b) {
            return 0;
        }

    }

2019120001406\_2.png

上方表格中,静态方法和实例方法对应的局部变量表基本类似。但有以下区别:实例方法的表中,第一个位置存放的是当前对象的引用。

JVM栈之操作数栈

Java没有寄存器,所有参数传递都是使用操作数栈。

public static int add(int a,int b){
            int c=0;
            c=a+b;
            return c;
        }

压栈的步骤如下:

  0: iconst_0 // 0压栈

  1: istore_2 // 弹出int,存放于局部变量2

  2: iload_0 // 把局部变量0压栈

  3: iload_1 // 局部变量1压栈

  4: iadd //弹出2个变量,求和,结果压栈

  5: istore_2 //弹出结果,放于局部变量2

  6: iload_2 //局部变量2压栈

  7: ireturn //返回

如果计算100+98的值,那么操作数栈的变化如下图所示:

2019120001406\_3.png

JVM栈之栈上分配(动态链连接)

小对象(一般几十个bytes),在没有逃逸的情况下,可以直接分配在栈上。

直接分配在栈上,可以自动回收,减轻GC压力 ,大对象或者逃逸对象无法栈上分配。

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