虚拟机方法执行

栈帧

• 虚拟机栈中存储的是一个个栈帧，每个栈帧代表一个方法体，一个栈帧的进栈与出栈对应着一个方法的调用开始和结束。

• 每一个栈帧都包含局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址和一些额外的附加信息，局部变量表和操作数栈所需要多大空间已经在编译器确定下来；

• 执行引擎只会处理位于栈顶的栈帧，这个栈帧称为当前栈帧。

局部变量表

• 存放方法参数和方法内的局部变量
• 最小单位为Slot，除了long和double数据类型变量占用2个Slot，其他数据类型占用1个Slot
• 当前方法为实例方法时（非static方法），局部变量表的第0位Slot存储方法所属对象实例的应用“this”
• 变量表顺序——“this”->参数表->方法体内局部变量

操作数栈

• 32位数据类型占用1个栈容量，64位占用2个
• 优化：让下面栈帧的部分操作数栈与上面栈帧的部分局部变量表重叠，方法调用时共用一些数据，减少额外的参数复制传递

动态连接

• 指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用

方法返回地址

返回到方法被调用的位置，恢复上层方法的局部变量表和操作数栈，将返回值（有的话）压如调用者栈帧的操作数栈中，调整PC计数器指向方法调用指令后面的一条指令。

• 正常退出
• 异常退出，匹配方法的异常表

方法调用

方法调用阶段只是确定被调用方法的版本，就是要调用哪一个方法。

• 解析
  • “编译期可知，运行期不可变”的方法，只会有一个版本的方法：静态方法、私有方法、父类方法、实例构造器方法、final方法。这几个方法在类加载阶段进行了静态分析，将符号引用转化为了直接引用。
  • 其他方法称为“虚方法”，将会根据运行期的不同进行不懂解析，称为动态绑定。
• 分派–动态绑定
  • Java多态性的体现
  • 静态分派（重载）
    • 编译器对静态类型可知，对实际类型不可知，运行时才对实际类型可知
    • Human man = new Man();Human是静态类型，Man是实际类型，而sr.sayHello(man)中，编译器可知man的静态类型为Human，而不知实际类型Man；
    • 虚拟机（其实是编译器）在重载时通过参数的静态类型而不是实际类型作为判断依据的
  • 动态分派（重写）
    • invokevirtual指令在运行时的解析动作
      • 1)找到操作数栈顶的第一个元素所指向的对象的实际类型，计做C；
      • 2)检查C的合法性
    • 虚拟机在重写是通过实际类型决定方法的版本
    • Human man = new Man(); man.sayHello();
    • 执行的是实际类型Man中的方法。

基于栈的指令集与基于寄存器的指令集

• 基于栈的指令集，
  • 优点：可移植（一次编写，到处运行），代码紧凑
  • 缺点：执行速度慢，指令数量多，内存访问多
  • 完成相同的功能，栈架构所需要的指令数一般多于寄存器架构，栈实现在内存中，频繁的栈访问意味着频繁的内存访问，这将降低代码的执行速度。