JVM--虚拟机方法调用

概述

Java能做到一次编译，随处运行，最要是归功于java虚拟机 和class文件，我们知道，计算机是0和1 的世界，并且只认0和1，所以不管是什么语言什么编译类型，最终给计算机的都是0和1，java也不例外，但是我们的java编译成了class文件，class怎么就转换成0和1了呢，或者说机器码呢？其实这一步是虚拟机帮我们干的。当然，虚拟机是建立在不同平台的，不同架构或者运行环境的基础上。虚拟机执行引擎 帮我们执行class文件。执行引擎在执行Java代码的时候可能有解释执行和编译执行两种选择。

虚拟机方法栈

我们知道，jvm内存区域大致分为 堆，虚拟机栈，方法区，程序计数器，本地方法区。只有虚拟机栈和程序计数器属于线程私有，其他是线程共享。
所以虚拟机在方法调用时。会创建栈帧，一个方法调用创建一个栈帧，压如方法栈。只有栈顶的栈帧是活动的。

栈帧构造

栈帧构造.jpg

• 局部变量表
  1、 在调用非类方法时，局部变量表默认0为位this指向当前类（这也是类方法无法调用局部变量初步、非类方法的原因）；
  2、局部变量表可以重用，方法体中定义的变量作用于不一定覆盖整个方法体，如果当前字节码PC计数器的值已经超出了某个变量的作用域，那么这一个Slot就可以交由其他变量使用（局部变量表是可以作为GC Roots的，手动对不使用的变量赋值null将有利于垃圾回收）。
  3、对于类变量即使未赋值也可以使用（准备阶段赋予初始值），但是对于局部变量不赋值是无法使用的。

• 操作数栈

  1、 与局部变量表相同，操作数栈的最大深度也被写入到了Code属性的max_stacks数据项之中。当一个方法刚开始时，此方法的操作数栈为空，在方法的执行过程中，会有各种字节码指令向操作数栈写入和提取内容。
  2、 操作数栈中的元素的数据类型必须要与字节码指令的序列严格匹配，这一部分主要通过编译器在字节码生成过程中进行检测，当然在类载入的检验阶段也会对这一部分的内容进行验证，以保证Java程序的正确性。
  3、 在传统的栈帧模型中，每一个栈帧相互之间都是完全独立的，但是在实际的JVM实现中会进行一定的优化处理，通过让两个栈帧出现一部分的重叠（调用方法的操作数栈、被调用函数函数的局部变量栈），这样在方法调用时就不需要额外的参数传递了。

• 动态连接
  参考 JVM--分派（动态和静态）

• 返回地址
  当一个方法被调用时，有两种方式退出这种方法：

1、正常完成出口：执行引擎遇到了一个方法返回的字节码指令（ireturn），这时候可以将操作数栈的返回值传递给上层的方法调用者；

2、异常完成出口：在方法执行过程中遇到了异常（JVM内部异常，athrow抛出异常），同时在本方法的异常表中未搜索到该异常，则会导致方法退出。

3、一般来说，方法正常退出时，调用者的PC计数器的值就可以作为返回地址。对于方法异常退出，返回地址则要通过异常处理器来确定，栈帧中一般不会存储这一部分的信息。