JVM中的栈和栈帧

栈:

  1. 又名堆栈,它是一种运算受限的线性表。其限制是仅允许在表的一端进行插入和删除运算。这一端被称为栈顶,相对地,把 另一端称为栈底。其特性是先进后出。
  2. 栈是线程私有的,生命周期跟线程相同。
  3. 栈不是全局共享的,每个线程创建一个栈,该线程只能访问其对应的栈数据

栈帧:一个栈中可以有多个栈帧,栈帧随着方法的调用而创建,随着方法的结束而消亡。(有点类似于对象逃逸)。该栈帧中存储该方法中的变量,原则上各个栈帧之间的数据是不能共享的,但是在方法间调用时,jvm会将一方法的返回值赋值给调用它的栈帧中。每一个方法调用,就是一个压栈的过程,每个方法的结束就是一个弹栈的过程。栈内存归属于单个线程,每个线程都会有一个栈内存,其存储的变量只能在其所属线程中可见,即栈内存可以理解成线程的私有内存。


栈帧的组成部分

1.局部变量表

    是一组变量值的存储空间,用于存放方法参数和局部变量,虚拟机通过索引定位的方式使用局部变量表。

2.操作数栈

    是一个后入先出栈。方法执行中进行算术运算或者是调用其他的方法进行参数传递的时候是通过操作数栈进行的。

3.动态链接

    发生在类加载中链接的过程,是将符号引用转换为具体引用。这些符号引用可以看成是每个方法的间接引用,
    如果代表栈帧A的方法想调用代表栈帧B的方法,那么这个虚拟机的方法调用指令就会以B方法的符号引用作为参数,但是因为符号引用并不是直接指向代表B方法的内存位置,所以在调用之前还必须要将符号引用转换为直接引用,然后通过直接引用才可以访问到真正的方法,
    如果符号引用是在类加载阶段或者第一次使用的时候转化为直接应用,那么这种转换成为静态解析,如果是在运行期间转换为直接引用,那么这种转换就成为动态连接。

4.方法返回地址

    方法的返回分为两种情况,一种是正常退出,退出后会根据方法的定义来决定是否要传返回值给上层的调用者。
    一种是异常导致的方法结束,这种情况是不会传返回值给上层的调用方法。
    不过无论是那种方式的方法结束,在退出当前方法时都会跳转到当前方法被调用的位置,如果方法是正常退出的,则调用者的PC计数器的值就可以作为返回地址,如果是因为异常退出的,则是需要通过异常处理表来确定.在方法的的一次调用就对应着栈帧在虚拟机栈中的一次入栈出栈操作,因此方法退出时可能做的事情包括,恢复上层方法的局部变量表以及操作数栈,如果有返回值的话,就把返回值压入到调用者栈帧的操作数栈中,还会把PC计数器的值调整为方法调用入口的下一条指令。


栈帧的优点:

  1. 栈帧内存数据共享
  2. 存取速度比堆要快

栈帧的缺点:

    存在栈的数据大小和生存期必须是确定的,缺乏灵活性。当栈在运行执行程序时,发现栈内存不够,不会动态的去申请内存,以至于导致程序报错,所以灵活性较差。

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