虚拟机字节码执行引擎

着重讲解一下虚拟机执行引擎解释指令集在执行流程中帧栈的变化，理解了这个就理解了代码是如何执行的了

执行引擎是Java虚拟机最核心的概念组成部分之一，虚拟机是一个相对于物理机的概念，这两种机器都有代码执行能力。区别在于物理机的执行引擎是直接建立在处理器，硬件，指令集合操作系统层面的，而虚拟机的执行引擎是自己实现的，依据于虚拟机的指令集合执行引擎的结构体系。

运行时帧栈结构

帧栈是用于支持虚拟机进行方法调用合方法执行的数据结构。帧栈存储了方法的局部变量表，操作数栈，动态连接和方法返回地址。每一个方法从调用开始到执行完成的过程都对应一个帧栈在虚拟机栈里面从入栈到出栈的过程。通俗的理解就是一个方法对应一个帧栈

帧栈的概念结构

局部变量表

局部变量表是一组变量值存储空间，用于存放方法参数和方法内部定义的局部变量

局部变量表的容量以变量槽（slot）为最小单位，虚拟机通过索引定位方式使用局部变量表，虚拟机是实用局部变量表完成参数值到参数变量列表的传递过程，非静态方法的第一个参数（0索引）都是this对象，从1开始后面就是参数列表的值。这也是为什么我们可以直接使用this的原因。

局部变量表不存在初始化阶段，也就是不会自动赋初始值，和对象的属性完全不同。定义了必须指明值，没有默认值。

操作数栈

操作数栈：又称操作栈，它是一个后入先出的栈。

所有的操作都是基于操作栈进行的，在调用方法的时候是通过操作栈来进行参数传递的。

注意：非常重要，在进行运算时都是基于操作数栈进行的，它和局部变量表的配合使得代码可以进行运算并且能够传递。也就是这俩货实际上的功能就是执行代码逻辑，后面的流程解释可以看的很清楚。

动态连接

动态连接：每个帧栈都包含一个指向运行时常量池中该帧栈所属方法的引用，持有这个引用是为了支持方法调用过程中的动态连接。在类加载时解析过程中完成的连接成为静态连接（主要有，static方法，私有方法，构造器，final方法，也就是不可能产生多态的方法）。在运行期转化为直接引用的称谓动态连接，主要是需要运行期判定实现主体，这里涉及分派的概念，下面讲一下。

分派

静态分派：在编译期就确定了方法执行版本，典型应用就是方法重载（overload）
动态分派：在运行期确定具体实现主体，按照继承关系从下往上依次查找

单分派和多分派：方法的接收者（调用者）和方法的参数统称为宗量，只有1个宗量叫单分派，多于1个宗量叫多分派

实际上这里可以看出来在Java里运行期就已经确定了参数的类型的（重载特性），也就是Java在运行期只支持单分派（多态），不能多路分派。

在Java中，静态分派属于多分派（调用者是依据于声明的来看的，参数也同样，所以有2个宗量），动态分派属于单分派（实际参数已经在静态分派时确定，只有调用者可能不同，也就是只有1个宗量）。不理解也没关系这里。

这里可以看到多态这个特性明显就是运行时特性，它在方法进行动态链接时介入，在进行动态分派时确定具体实例然后进行符号替换。

方法返回地址

方法返回地址：当正常调用结束时，调用者的PC计数器的值作为返回地址（否则不知道调用结束该怎么执行了）。

一般正常返回可能执行的操作有：恢复上层方法的局部变量表和操作数栈，把返回值（如果有）压入调用者帧栈的操作数栈中，调整PC计数器的值以指向方法调用后面的一条指令

基于栈的字节码解释执行引擎：大概就是下面的一个流程

简单代码

简单代码字节码指令

解释执行1

解释执行2

解释执行3

解释执行4

解释执行5

看明白了这个基本就了解了代码在虚拟机如何执行的了。

总结

其实了解这个执行引擎一方面可以了解运行时方法对应的帧栈结构信息，另一方面就是了解方法中的代码是如何执行的。也很有意思