15. 栈帧

以下内容来自 https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-2.html#jvms-2.6 自己翻译

概述

栈帧被用来存储数据和局部结果以及执行动态链接，方法和调度时异常的返回值。

每次调用方法的时候都会创建一个新的栈帧，当方法调用结束的时候栈帧也随即被销毁，无论这个方法成功与否（会抛出未捕获的异常）。栈帧是被java虚拟机的线程分配的，每一个栈帧都有它自己的局部变量，操作数栈和对当前方法类的运行时常量池的引用。

可以增加一些工具相关的信息来扩展栈帧，例如debug信息

局部变量和操作数栈的大小在编译时被确定，并且随着栈帧相关的方法的代码一起提供。因此栈帧数据结构的大小仅仅取决于java虚拟机的实现，并且可以在方法调用时同时的分配内存。

在给定的线程管理下，只有一个执行方法的栈帧是活动的。这个栈帧被称之为当前帧，并且这个方法被称之为当前方法。拥有当前线程执行方法的这个类称之为当前类。局部变量的操作和操作数栈通常会和当前栈帧有关。

当一个栈帧的方法调用另一个方法或者这个方法结束时，这个栈帧将不再是当前栈帧。当一个方法处于被调用状态，一个新的栈帧就会被创建，当控制权转移到新方法时新的栈帧会变成当前栈帧。当方法返回时，这个当前栈帧回传方法的回调结果给调用方。当前栈帧之后会被销毁，并且之前的栈帧会变成当前栈帧。

注意：栈帧是线程私有的不可能被其他线程引用。

局部变量表

每一个栈帧都包含一个变量数组，它被称之为局部变量，这个栈帧的局部变量数组的长度会在编译时被确定，并且它和与帧相关的方法代码一起在类或接口的二进制的形式提供出来。

一个单一的局部变量可以属于 boolean, byte, char, short, int, float, reference, 或者 返回地址类型。一对儿局部变量可以包含long或者double类型的数据

局部变量通过索引编址。第一个局部变量的地址是0。一个整数当且仅当介于0和局部变量数组长度之间时，它才能被考虑作为索引值。

一个long和double类型的局部变量会占据两个的存储单元。这样的浮点型数值只能通过较小的那个索引来定位。例如一个double类型的值他的局部变量数组起始索引是n，但是它事实上占用了n 和 n+1 两个索引值，无论如何，这个局部变量的都不能通过 n+1这个索引获得。可以往n+1这个地址的区域存数据，但是这样做了,就无法从n地址获得有效的内容。

java虚拟机使用局部变量去传递方法调用的参数。一个类方法的调用，任何参数都会从连续的以索引值0开始的局部变量数组中被传递。当实例方法调用，局部变量0索引始终用于传递一个调用实例方法的对象的引用（例如java编程语言中的this）。任何参数会随着该引用接踵而来，并且参数传递的起始位置是1.

操作数栈

每一个栈帧都包含一个后进先出的操作数栈，这个站的最大深度取决于编译的结果，并且会随着与栈先关的方法代码一起提供。

当包含这个操作数栈的栈帧刚被创建时，这个操作数栈是空的。java虚拟机提供指令去加载常量或者局部变量或者字段到操作数栈中。其他的java虚拟机指令从操作数栈获取操作数，执行相关操作指令并且将返回的结果压入操作数栈。操作数栈还被用于准备将要传递给方法的参数和方法返回的结果。

例如iadd指令让两个整型数据相加，它要求这两个整型数据作为操作数栈的前两位，由之前的指令压人栈中。这两个整型数据会被从栈中取出，然后相加并把它们的结果压回栈中。子计算可以嵌套在其中，包含这个子计算的计算指令可以获得这个结果。

每一个操作数栈的元素都可以拥有全部java虚拟机数据类型，包括long和double。

操作数栈中的值必须以适合其类型的方式进行操作。例如，不能压入两个int值，但是用long或者两个浮点的形式去压入，并且用iadd指令去相加。少数的Java虚拟机指令（DUP指令dup和交换swap指令）将运行时数据区域作为原始值进行操作，而不考虑其特定类型; 这些指令不能用于修改或分解单个值。操作数栈的这些操作限制是通过class文件验证强制执行的。

在任何时候，操作数堆栈具有相关联的深度，其中类型值为long或 double占用两个单位深度，任何其他类型的值占用一个单位深度。

正常返回

如果调用不会引起异常抛出，或一个显式的异常抛出语句被执行，那么这个方法调用就是正常完成，并且返回值会交还给调用者。如果发生正常方法调用完成 return指令必须已核实的方式返回合适类型的值。

当前栈帧用于恢复调用者的状态，包括其局部变量和操作数对战。调用者的程序计数器会增加用来跳过方法调用指令。然后方法调用者将会继续正常执行，他的栈帧会到操作数栈中压入返回的结果。

异常返回

指一个方法调用翻车，调用指令的时候虚拟机抛出异常，并且异常没有在方法中处理。指令athrow的执行会导致异常明确抛出并且如果当前方法没有捕获异常，将会产生意外的方法调用完成。这个意外的方法调用完成不会给调用者返回任何值