Java --- JVM局部变量表与变量槽(Slot)

目录

一、栈帧的内部结构

 二、局部变量表(local variable)

三、字节码中方法内部结构

 四、变量槽(Slot)

 五、Slot的重复利用

六、静态变量与局部变量的对比

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一、栈帧的内部结构

每个栈帧中存储着：①、局部变量(Local Variables)。②、操作栈数(Operand Stack)又叫表达式栈。③、动态链接(Dynamic Linking)又称指向运行时常量池的方法引用。④、方法返回地址(Return Address)又称方法正常退出或异常退出的定义。⑤一些附加信息。

 二、局部变量表(local variable)

1、局部变量表也被称为局部变量数组或本地变量表。

2、定义为一个数字数组，主要用于存储方法参数和定义在方法体内的局部变量，这些数据类型包括各类基本数据类型、对象引用，以及returnAdrress类型。

3、由于局部变量表是建立在线程上，是线程的私有数据，因此不存在数据安全问题。

4、局部变量表所需的容量大小是在编译期确定下来的，并保存在方法的Code属性的maximum local variables数据项中。在方法运行期间是不会改变局部变量表的大小的。

参考代码：

import java.util.Date;

public class LocalVariablesTest {
    private int count = 0;
    public static void main(String[] args) {
        LocalVariablesTest localVariablesTest = new LocalVariablesTest();
        int num =10;
        localVariablesTest.test1();
    }
    public void test1(){
        Date date = new Date();
        String name1 = "鸭鸭老板";
        String info = test2(date,name1);
        System.out.println(date + name1);
    }
    public String test2(Date data,String name){
        data = null;
        name = "鸭鸭";
        double weight = 90;
        char gender ='女';
        return data + name;
    }
    public void test3(){
        count++;
    }
    public void test4(){

    }
}

可以使用javap -v的指令查看。

 5、方法嵌套调用的次数由栈的大小决定。一般来说，栈越大，方法嵌套调用次数越多。对一个函数来说，它的参数和局部变量越多，使得局部变量表膨胀，它的栈帧就越大，以满足方法调用所需传递的信息增大的需求。进而函数调用就会占用更多的栈空间，导致其嵌套调用次数就会减少。

6、局部变量表中的变量只在当前方法调用中有效。在方法执行时，虚拟机通过使用局部变量表完成参数变量列表的传递过程。当方法调用结束后，随着方法栈帧的销毁，局部变量表也会随之销毁。

7、在栈帧中，与性能调优关系最为密切的部分就是局部变量表，在方法执行时，虚拟机使用局部变量表完成方法的传递。

8、局部变量表中的变量也是重要的垃圾回收的根节点，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。

三、字节码中方法内部结构

 四、变量槽(Slot)

1、参数值的存放总是在局部变量数组的index0开始，到数组长度-1的索引结束。

2、局部变量表，最基本的存储单元是Slot(变量槽)。

3、局部变量表中存放编译期可知的各种基本数据类型(8种)，引用类型(reference),returnAddress类型的变量。

4、在局部变量表里，32位以内的内型只占用一个slot(包括returnAddress类型)，64位类型(long和doble)占用两个slot。①、byte、short、char在存储前都会转换为int，boolean也被转换为int，0表示false，非0表示true。②、long和double 则占据两个slot。

5、JVM会为局部变量表中的每一个Slot都分配一个访问索引，通过这个索引就可以成功访问到局部变量表中指定的局部变量值。

6、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个slot上。

7、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。

8、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。

 五、Slot的重复利用

       栈帧中的局部变量表中的槽位是可以重复利用的，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。

参考代码

public void test4(){
        int a = 0;
        {
            int b = 0;
            b = a + 1;
        }
        int c = a + 1;
    }

六、静态变量与局部变量的对比

1、参数表分配完毕之后，再根据方法体内定义的变量顺序和作用域分配。

2、类变量表有两次初始化的机会，第一次是在"准备阶段"，执行系统初始化，对类变量设置零值，另一次则是在“初始化”阶段，赋予程序员在代码中定义的初始值。

3、和类变量初始化不同的是，局部变量表不存在系统初始化的过程，意味着一旦定义了局部变量则必须人为的初始化，否则无法使用。