【JVM系列】- 探索·运行时数据区的私有结构
探索·运行时数据区的私有结构
文章目录
- 探索·运行时数据区的私有结构
-
- 运行时数据区的结构与概念
- 认识线程
-
- 了解守护线程和普通线程
- JVM系统线程
- 程序计数器（PC寄存器）
-
- 概述
-
- PC寄存器的特点
- PC寄存器的作用
- 透过案例了解寄存器
-
- 为什么需要用PC寄存器来存放字节码的指令地址？
- PC寄存器为什么是线程私有的？
- 虚拟机栈
-
- 概述
-
- 内存中堆和栈
- 虚拟机栈的作用
- 虚拟机栈的特点
- 栈的存储单位
- *栈的运行原理
- 栈帧的内部结构
-
- *局部变量表（Local Variable Table）
-
- 字节码内部方法解析
- Slot 槽
- *操作数栈（Operand Stack）
- 栈顶缓存技术（Top-of-stack-Cashing）
- 动态链接（Dynamic Linking）
- 方法调用
- 方法返回地址(return address)
- 一些附加信息
- 本地方法接口（Native Method Interface，JNI）
- 本地方法栈（Native Method Stack）
- 总结
运行时数据区的结构与概念
内存是非常重要的系统资源，它直接影响程序的执行性能、稳定性和可用性。内存管理是操作系统和编程语言的关键部分，用于确保程序能够有效地利用内存资源，避免内存泄漏和内存溢出等问题。当类加载完之后，在内存中的方法区也就保存了类的信息，就该执行引擎来执行了，执行引擎在运行时就需要用的运行时数据区。其主要包括了方法区、堆区，这两个是线程共有的，还包括了虚拟机栈（内部是包含了许多的栈帧等信息）、PC寄存器、本地方法栈，这些是线程各自独有一份。
下图是JVM中运行时数据区的架构图。
JVM 内存布局规定了 Java 在运行过程中内存申请、分配、管理的策略，保证了 JVM 的高效稳定运行。Java 虚拟机定义了若干种程序运行期间会使用到的运行时数据区，其中有一些会随着虚拟机启动而创建，随着虚拟机退出而销毁。另外一些则是与线程一一对应的，这些与线程一一对应的数据区域会随着线程开始和结束而创建和销毁。
- 线程私有：程序计数器、虚拟机栈、本地方法区
- 线程共享：堆、方法区, 堆外内存（Java7的永久代或JDK8的元空间、代码缓存）
*大部分的垃圾回收都在堆区，少部分在方法区
认识线程
线程（Thread）是计算机科学中的重要概念，它是程序执行的最小单位，用于实现多任务并发执行。线程是进程（Process）内的子任务，可以独立运行，共享进程的资源和内存空间。在JVM中是允许一个应用能有多个线程并行的执行。
了解守护线程和普通线程
在Java中，线程可以分为两种主要类型：守护线程（Daemon Thread）和普通线程（User Thread）。
普通线程（User Thread）是指在Java中创建的一种常规线程，它的生命周期受整个应用程序的生命周期控制。
守护线程（Daemon Thread）是一种特殊类型的线程，它在Java中用于执行后台任务。与普通线程不同，守护线程的生命周期不会阻止应用程序退出。
JVM系统线程
在HotspotJVM中，每个线程都和本地线程是直接映射的，当一个Java线程运行的时候，此时一个操作系统的本地线程也会创建，并且在Java线程执行终止后，本地线程也会回收。
操作系统会负责所有线程的安排调度到任何一个可用的CPU上。一旦本地线程初始化成功，就会调用Java线程中的run方法。
以下是HotSpot JVM中一些关于线程的关键特点：
- 虚拟机线程： 这种线程的操作是需要JVM达到安全点才会出现。这些操作必须在不同的线程中，发生的原因是他们都需要JVM达到安全点，这样堆才不会发生变化。
- 垃圾回收线程： HotSpot JVM使用不同的线程执行垃圾回收，包括新生代和老年代的垃圾回收线程。这些线程用于自动回收不再使用的内存对象，以确保内存的有效使用。
- 即时编译器（JIT Compiler）线程： HotSpot JVM使用即时编译器（例如C1和C2编译器）来将字节码编译成本机机器代码以提高性能。编译线程负责执行这些编译任务。
- 信号分发线程： HotSpot JVM有一个信号分发线程，用于处理来自操作系统的信号，如中断（SIGINT）和错误信号（SIGSEGV）。它负责生成Java堆栈跟踪信息，以协助诊断问题。
- Java线程和内核线程映射： HotSpot JVM中的Java线程通常由多个内核线程支持。这种映射允许多个Java线程并发执行，并更好地利用多核处理器。
- 线程池： HotSpot JVM支持线程池来更有效地管理线程的创建和销毁，以降低线程的创建和销毁开销。
程序计数器（PC寄存器）
概述
程序计数器（Program Counter Register），通常简称为PC寄存器，Register 的命名源于 CPU 的寄存器，是计算机体系结构和操作系统中的一个关键寄存器，也是JVM（Java虚拟机）内部的一个重要组成部分，寄存器存储指令的现场信息。CPU只有吧数据装载到寄存器才能够运行。
这里，并非是广义上所指的物理寄存器，或许将其翻译成PC计数器（或指令计数器）会更加贴切（也成为程序钩子），并且也不容易引起一些不必要的误会。JVM中的PC寄存器是对物理PC寄存器的一种抽象模拟。
PC寄存器的特点
PC寄存器是一块很小的内存空间，可以理解为线程执行的字节码中的行号指示器，来记录接下来要执行哪行代码。对于PC寄存器，它没有垃圾回收，也不会超出内存溢出。
在JVM规范中，每个线程都会有自己的程序计数器，它是线程私有的，并且生命周期与线程的生命周期是一致的。
用于存储下一条将要执行的指令的地址，以确保执行引擎可以按正确的顺序执行指令。
是程序的控制流指示器，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要这个计数器来完成。
PC寄存器的作用
PC寄存器用来存储指向下一条指令的地址，即将要执行的指令代码。由执行引擎读取下一条指令。用于跟踪程序的执行位置，支持方法调用、线程切换、异常处理和字节码指令的连续执行。每个线程都有自己的PC寄存器，它们独立存储各自线程的执行位置，确保线程之间的并发执行。
透过案例了解寄存器
我们可以通过一个简单的案例来了解PC寄存器，如下，我们简单的创建一个类，就是简单定于两个变量，在相加放到另一个变量中。
public class MethodArea01 {
public static void main(String[] args) {
int i = 1;
int j = 2;
int k = i + j;
}
}
我们将其编译后，通过**jclasslib-bytecode-viewer **插件来查看main#code下的字节码。
0 iconst_1 // PC寄存器=0，创建变量值为1
1 istore_1 // PC寄存器=1，将1存到变量中
2 iconst_2
3 istore_2
4 iload_1
5 iload_2
6 iadd
7 istore_3
8 return
可以看出，字节码中每行包含两列，其中第一列的数字表示的就是这行指令地址(偏移地址)，就是存在PC寄存器上的内容，而第二列表示的就是操作指令。
我们接着在main方法中，又新加了一个字符串和两句输出，来看看main#code的字节码。
PC寄存器记录了下一条要执行的指令地址，通过这个地址就可以获取操作指令。然而执行引擎在通过PC寄存器获取操作指令并翻译成机器指令传到CPU执行。
为什么需要用PC寄存器来存放字节码的指令地址？
因为CPU是不断的切换线程的，当切换回来当前线程的时候，需要知道要从哪个地址开始执行。JVM的字节码解释器就是需要通过PC寄存器存放的值来知道下一条指令在哪里。
PC寄存器为什么是线程私有的？
因为每个线程都需要记录执行到哪里，下一步要执行哪条指令，如果PC寄存器是共有的，那么在多线程的情况下当线程A执行到一半的时候，寄存器已经记录线程A接下来要执行的指令，但是线程B又来执行，此时线程在切换执行时将会产生混乱，最后也会记录线程B的下一个指令，如果线程A抢到CPU继续执行的时候就会不知道接下来需要执行哪条指令。
虚拟机栈
概述
Java 虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)，在早期也叫Java栈。每个线程在运行时都会有自己的虚拟机栈，用于跟踪方法调用、局部变量的存储和方法执行，虚拟机栈内部包含一个个栈帧（Stack Frame），对应着Java中的一个个方法，与线程一致的生命周期，是线程私有的。
虚拟机栈的管理是JVM内存管理的一部分，它确保方法的正常调用和返回，以及方法内部的局部变量和操作指令的执行。
内存中堆和栈
栈是运行时的单位，而对是存储的单位。栈解决程序的运行问题（即程序如何执行，或如何处理数据）；堆解决的是数据存储的问题（对象就是存在于堆中）。
虚拟机栈的作用
Java虚拟机栈用于管理方法的调用和返回。每个方法都会创建一个栈帧，包括局部变量表、操作数栈和方法返回地址。它保存着方法的局部变量（8中基本数据类型、对象的引用）、部分结果。
这里简单了解一下关于变量的一些种类：
- 局部变量：局部变量是定义在方法、构造函数或代码块内部的变量。它们只在所在的方法、构造函数或代码块中可见，生命周期仅限于方法的执行过程。它们必须显式初始化，否则编译器会报错。并且是在栈内存中分配，它们不会自动初始化，需要程序员手动赋值。
- 成员变量：成员变量是定义在类中但不在方法内部的变量，它们位于类的成员范围内。对于每个类的实例（对象）都有一份独立的拷贝，它们在对象创建时分配内存，生命周期与对象相同。它们在类加载时分配内存，生命周期与类相同，所有对象共享相同的静态变量。
- 基本数据类型变量：基本数据类型包括整数类型（如int、byte、short、long）、浮点数类型（如float、double）、字符类型（char）和布尔类型（boolean），这些数据类型是在栈内存中分配的，它们的值直接存储在变量中。
- 引用类型变量：引用类型包括类（Class）、接口（Interface）、数组（Array）和枚举（Enum）。存储的是引用（Reference），指向对象在堆内存中的地址。对象在堆内存中分配，而引用类型变量只存储对对象的引用。
虚拟机栈的特点
- 栈是一种快速有效的分配存储方式，访问速度仅次于程序计数器。
- JVM对Java栈只有两种操作：方法执行时会入栈操作，当方法执行完毕的时候会执行出栈操作。
- 主线程结束了，虚拟机栈也就结束了。
- 虚拟机栈是不会有垃圾回收问题。
虚拟机栈可能出现的异常
Java 虚拟机规范允许 Java虚拟机栈的大小是动态的或者是固定不变的。
- 当方法调用太深，就会导致虚拟机栈的资源耗尽，就会出现StackOverflowError异常。
- 当Java程序允许自动扩展内存时，当满了会试图分配更多内存，但因耗尽了堆内存的可用空间而无法获得足够的内存资源，就会出现OutOfMemoryError异常。
设置大小线程的最大栈空间
VM option: -Xss256k (默认byte，后面可以跟单位)
栈的存储单位
虚拟机栈的存储单位就是栈帧（Stack Frame），我们知道每个线程都有自己的栈，而栈中的数据是通过一个个栈帧的格式存在。
在这个线程上对应的每个方法都对应各自的一个栈帧，可以说栈帧就是一个个方法。
栈帧是一个内存区块，是一个数据集，维系着方法执行过程中的各种数据信息。
*栈的运行原理
- JVM对Java栈只有两个操作，那就是
压栈和出栈，遵循“先进后出”、“后进先出”的原则。 - 在一个活动的线程中，一个时间点上，就只会有一个活动的栈帧（即只有当前正在执行的方法的栈帧（栈顶栈帧）是有效的），这个栈也就叫
当前栈帧(Current Frame)，与之对应的就是当前方法(Current Method)，定义这个方法的类就是当前类(Current Class)。 - 执行引擎所执行的所有的字节码指令都是只会针对当前栈帧进行操作。
- 如果该方法中调用了其他方法，对应的新的栈帧就会被创建，放在栈的顶端，成为新的当前帧。
- 不同的线程中所包含的栈帧是不允许存在相互引用的，即当前线程的栈帧是不能够引用另一个线程的栈帧。
- 当调用了其他方法，在方法返回时候，当前栈帧回传此方法的执行结果给前一个栈帧，接着虚拟机会丢弃当前栈帧（出栈），这样前一个栈帧就成为栈顶栈帧，也就成为当前栈帧。
- Java方法有两种返回函数方式，一种是正常函数返回，使用的是return指令；而另一种就是抛出异常。不管哪种的返回都会使得栈帧出栈。
IDEA 在 debug 时候，可以在 debug 窗口看到 Frames 中各种方法的压栈和出栈情况
栈帧的内部结构
每个栈帧都代表着一个方法，其内部结构包含：
- 局部变量表（Local Variable Table）
- 操作数栈（Operand Stack）
- 动态链接（Dynamic Linking）：指向运行时常量池的方法引用
- 方法返回地址（Return Address）：方法正常退出或异常退出的地址
- 一些附加信息
*局部变量表（Local Variable Table）
- 局部变量表也被称之为局部变量数组或本地变量表。
- 定义为一个数字数组，主要是用来存储定义在方法中的局部变量以及方法的参数，每个局部变量都有一个槽位，可以存储各种数据类型的值，包括基本数据类型和对象引用(reference)，以及returnAddress类型。
- 局部变量是建立在线程的栈上的，是线程私有的数据，因此不存在数据安全问题。
- 局部变量表的大小是在编译的时候确定的，并且保存在方法的code的属性maximum local variables数据项中。在方法运行的时候是不会去改变局部变量表的大小。
- 方法嵌套调用的次数是由栈的大小决定的。一般来说，栈越大，方法嵌套调用次数也就会越多。就比如，当一个方法的参数和变量很多的时候，局部变量表就会越膨胀，栈帧也就越大，调用的时候就会占用更多的栈空间，导致嵌套的次数就会减少。
- 局部变量表中的变量只会在当前方法中有效，当方法调用结束后，也就随着方法栈帧的销毁而销毁。
我们通过jclasslib找到main#code#LocalVariableTable里面可以看到局部变量表，我们在main方法中定义了四个变量，在表中可以看出，第一个是args参数，接着就是这个类对象test，变量a、b、c。
我们接着看main#code右边的第三项（杂项），这里就写出了操作数栈的最大深度、局部变量最大槽数，以及字节码长度。也就是局部变量表的大小在编译的时候就确定了，并且在运行的时候不会改变。
字节码内部方法解析
通过jclasslib来学习字节码内部结构
首先是关于一些方法的信息，名称、参数信息等。<([Ljava/lang/String;)V>代表返回的类型是void类型的。
通过test1#code#LineNumberTable行号表，里面记录的是字节码行号与java代码行号的对应关系。
起始PC对应的就是test1#code的行号，其对应指向的就是字节码指令。
Slot 槽
局部变量表的基本存储单位就是槽(Slot)。每个槽可以存储一个数据项，这个数据项可以是基本数据类型或对象引用。局部变量表的每个槽都有一个唯一的索引，从0开始编号，直到数据长度-1的索引借宿。
- 在局部变量表中，32 位以内的类型只占用一个 Slot(包括returnAddress类型)，64 位的类型（long和double）占用两个连续的 Slot。
byte、short、char 在存储前被转换为int，boolean也被转换为int，0 表示 false，非 0 表示 true。
long 和 double 则占两个 Slot。
- JVM会为局部变量表中的每个Slot分配一个索引，通过这个索引来访问局部变量表中指定的局部变量值。
- 当一个实例方法被调用的时候，它的方法参数和方法体内部定义的局部变量将会按照顺序被复制到局部变量表中的每一个 Slot 上。
- 如果需要访问局部变量表中一个 64bit 的局部变量值时，只需要使用前一个索引即可。
- 如果当前帧是由构造方法或实例方法创建的，那么该对象引用 this 将会存放在 index 为 0 的 Slot 处，其余的参数按照参数表顺序继续排列（这里就引出一个问题：为什么静态方法中不允许使用this对象，就是因为this 变量不存在于当前方法的局部变量表中）
我们通过jclasslib找到test1#code#LocalVariableTable可以看出，索引是0的slot处是存放这this对象，因为这个栈帧是由实例方法创建的，byte占一个slot，因此索引是1。因为double占据两个slot，之后的String na这个变量只能是从索引4开始。
- 栈帧中的局部变量表中的槽位是可以重用的，如果一个局部变量过了其作用域，那么在其作用域之后申明的新的局部变量就很有可能会复用过期局部变量的槽位，从而达到节省资源的目的。
看test2方法，理论上会有四个变量（this、a、b、c），但实际上局部变量最大数是3，这是因为在代码块中的b一旦出了静态代码块之后生命周期就消亡了，此时他所占的slot就会被后面的变量c所复用。
*[注]
在栈帧中，与性能调优关系最为密切的就是局部变量表。在方法执行时，虚拟机使用局部变量表完成方法的传递。
局部变量表中的变量也是重要的垃圾回收根节点，只要被局部变量表中直接或间接引用的对象都不会被回收。
*操作数栈（Operand Stack）
操作数栈（Operand Stack）是Java虚拟机栈中的一部分，用于执行方法的操作指令。操作数栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，也称表达式栈(Expression Stack)，它存储了方法执行过程中需要操作的数据，包括整数、浮点数、字符、布尔值和对象引用等。栈的实现可以通过数组或者链表，然而这个操作数栈就是用数组来实现的。
操作数栈在方法执行过程中，根据字节码指令，在栈中写入数据与提取数据，即入栈(push)/出栈(pop)。
*通过一个简单的a+b案例，看一下字节码指令的出入栈过程
public void toAddOperation() {
byte a = 15;
int b = 10;
int result = a + b;
}
// 对应字节码指令
0 bipush 15
2 istore_1
3 bipush 10
5 istore_2
6 iload_1
7 iload_2
8 iadd
9 istore_3
10 return
对此，我们来对以上字节码进行解析:
首先先将a入栈存储到局部变量表索引为1的slot中，再把b入栈存储，通过load指令(加载数据)，接着通过add指令进行相加得到值，通过istore_3存回索引为3的局部变量表中。
[注释]：
b代表是byte类型，i是int类型；
push：入栈，pop：出栈，load：将局部变量表中的数据加载到操作数栈中，store：将操作数栈中的数据存储回局部变量表。
- 操作数栈主要用来保存计算过程的中间结果，同时也作为计算过程中的变量临时的存储空间。
- 操作数栈就是JVM执行引擎的一个工作区，当方法开始执行的时候，一个新的栈帧也就被创建出来，这个方法的操作数栈是空的。
- 每一个操作数栈都会有一个明确的栈深度来存储数值，而这个深度在编译的时候就会定义好的，我们可以通过jclasslib找到toAddOperation#code的杂项(Misc，因为我的插件是翻译成中文)的操作数栈的最大深度(max_stack)，如图记录的数是2。
解析：a先压入栈中，再把b压入栈中，此时栈的深度是2，接着就是把a、b出栈进行运算。所以最大深度是2。
栈顶缓存技术（Top-of-stack-Cashing）
因为栈式架构的虚拟机所使用的零地址指令更加紧凑，完成一项操作就需要频繁的入栈出栈指令，这也就意味这需要进行更多的指令分派次数和内存的读写次数，这么频繁的操作会使得执行引擎的效率低下。
为了解决这个问题，HotSpot JVM 设计者们提出了栈顶缓存技术，将栈顶元素全部缓存在物理 CPU 的寄存器中，以此降低对内存的读/写次数，提升执行引擎的执行效率。
动态链接（Dynamic Linking）
JVM栈帧中的动态链接（Dynamic Linking）是指支持方法调用的动态绑定过程。动态链接确保方法的调用在运行时关联到正确的方法实现，以支持多态和动态多态性。说白了就是指向运行时常量池的方法引用。
- 每个栈帧内部都有一个指向运行时常量池中该栈帧所属的方法的引用来实现动态链接。比如：invokedynamic指令。
- 在Java源文件编译到字节码文件中时，所有的变量和方法引用都会作为符号引用，保存在class文件的常量池里。动态链接就是为了将这些符号引用转换成调用方法的直接引用。
接下来通过一个例子来介绍动态链接，我们定义了两个方法(methodA、methodB)，methodA调用了methodB。
我们通过jclasslib找到test1#code查看字节码，指令后面跟着的#?就是所指向常量池的位置。如第5条字节码指令invokevirtual #5 ，所指向的是常量池#5位
找到这个#2常量池的位置，它又与#8 和#28又有相关联。可以看描述#28是指向methodB的位置。
最后我们定位到#20是methodB的真正方法所在。
方法调用
在 JVM 中，将符号引用转换为调用方法的直接引用与方法的绑定机制相关。
- 静态链接： 当一个字节码文件被装载进 JVM 内部时，如果被调用的目标方法在编译期可知，且运行期保持不变时。这种情况下将调用方法的符号引用转换为直接引用的过程称之为静态链接。
- 动态链接： 如果被调用的方法在编译期无法被确定下来，也就是说，只能在程序运行期将调用方法的符号引用转换为直接引用，由于这种引用转换过程具备动态性，因此也就被称之为动态链接。
对应的方法的绑定机制为：早期绑定（Early Binding）和晚期绑定（Late Binding）。绑定是一个字段、方法或者类在符号引用被替换为直接引用的过程，这仅仅发生一次。
- 早期绑定：早期绑定就是指被调用的目标方法如果在编译期可知，且运行期保持不变时，即可将这个方法与所属的类型进行绑定，这样一来，由于明确了被调用的目标方法究竟是哪一个，因此也就可以使用静态链接的方式将符号引用转换为直接引用。
- 晚期绑定：如果被调用的方法在编译器无法被确定下来，只能够在程序运行期根据实际的类型绑定相关的方法，这种绑定方式就被称为晚期绑定。
虚方法和非虚方法
- 如果方法在编译器就确定了具体的调用版本，这个版本在运行时是不可变的。这样的方法称为非虚方法，比如静态方法、私有方法、final 方法、实例构造器、父类方法都是非虚方法
- 其他方法称为虚方法
虚拟机对调用方法提供了几条指令：
- 普通调用的指令
- invokestatic：调用静态方法，解析阶段确定唯一方法版本
- invokespecial：调用方法、私有以及父类方法，解析阶段确定唯一方法版本
- invokevirtual：调用所有虚方法
- invokeinterface：调用接口方法
- 动态指令
invokedynamic：动态解析出需要调用的方法，然后执行(当使用了lambda表达式就会体现)
虚方法表
在面向对象编程中，会频繁的使用到动态分派，如果每次动态分派都要重新在类的方法元数据中搜索合适的目标有可能会影响到执行效率。为了提高性能，JVM 采用在类的方法区建立一个虚方法表（virtual method table），使用索引表来代替查找。非虚方法不会出现在表中。
每个类中都有一个虚方法表，表中存放着各个方法的实际入口。虚方法表会在类加载的连接阶段被创建并开始初始化，类的变量初始值准备完成之后，JVM 会把该类的方法表也初始化完毕。
方法返回地址(return address)
当前栈帧执行完毕的时候，会返回pc寄存器的值（接下来执行哪条指令），返回给执行引擎，执行引擎就能够直到接下来执行哪条指令。
一个方法的结束，有两种方式：
- 正常执行完成。
- 出现未处理的异常，非正常退出。
这里需要补充一下，当我们在方法内处理了异常，那么，在异常处理表中就会记录异常之后要执行的下一条指令，如果没有处理异常，那么异常就会向上抛出。
无论通过哪种方式退出，在方法退出后都返回到该方法被调用的位置。方法正常退出时，调用者的 PC 计数器的值作为返回地址，即调用该方法的指令的下一条指令的地址。而通过异常退出的，返回地址是要通过异常表来确定的，栈帧中一般不会保存这部分信息。
一些附加信息
栈帧中还允许携带与 Java 虚拟机实现相关的一些附加信息。例如，对程序调试提供支持的信息，但这些信息取决于具体的虚拟机实现。
本地方法接口（Native Method Interface，JNI）
本地方法接口（Native Method Interface，JNI）是Java平台的一项功能，允许Java应用程序调用本地代码（通常是用C或C++编写的代码），并允许本地代码调用Java代码。
在Java中也就是使用native关键字修饰的方法。这个方法我们是不能跟踪到它的代码的，除非你看的是jdk源码。
然而为什么要使用本地方法呢？
在某些情况下，用本地语言（如C/C++）编写的代码可能比纯Java代码更高效。而且许多C/C++库和现有的本地代码资源可以在Java中复用，而无需重写这些库。这可以大大节省开发时间和资源，同时允许Java应用程序访问这些库的功能。
本地方法栈（Native Method Stack）
本地方法栈（Native Method Stack）是Java虚拟机（JVM）中的一部分，用于执行本地方法（Native Method）的栈区域。是用来管理本地方法的调用。本地方法是用本地编程语言（通常是C或C++）编写的方法，可以由Java应用程序调用，以便与本地系统或硬件进行交互。
- 当Java应用程序调用本地方法时，JVM会创建一个本地方法栈帧，用于执行本地方法。这个栈帧包含了本地方法的执行状态信息，包括局部变量表、操作数栈和动态链接等。
- 本地方法栈也是线程私有的。
- 允许线程固定或者可动态扩展的内存大小。
- 它的具体做法是 Native Method Stack 中登记 native 方法，在 Execution Engine 执行时加载本地方法库当某个线程调用一个本地方法时，它就进入了一个全新的并且不再受虚拟机限制的世界。它和虚拟机拥有同样的权限。
- 本地方法可以通过本地方法接口来访问虚拟机内部的运行时数据区，它甚至可以直接使用本地处理器中的寄存器，直接从本地内存的堆中分配任意数量的内存并不是所有 JVM 都支持本地方法。因为 Java 虚拟机规范并没有明确要求本地方法栈的使用语言、具体实现方式、数据结构等。如果 JVM 产品不打算支持 native 方法，也可以无需实现本地方法栈。
- 在 Hotspot JVM 中，直接将本地方法栈和虚拟机栈合二为一。
总结
虽然这篇文章还没将整个运行时数据区都全部介绍结束，但是总体也是大半了。主要的是要了解PC寄存器是用来记录下一个要执行的指令地址。虚拟机栈是最重要的内容，也包括了栈帧以及内部结构。在后面也学会了如何使用jclasslib工具去查看字节码，以及了解了字节码各自对应的含义与功能。
创作不易，可能有些语言不是很通畅，如有错误请指正，感谢观看！记得点赞哦！