【JVM】内存布局-虚拟机栈-栈帧

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每一个方法的运行都伴随着栈帧的入栈出栈过程,那么栈帧中有什么呢?

既然每个方法都被映射成一个个栈帧,方法中有什么则栈帧中或多或少都应该也有什么吧,思路是没问题的。


方法中有什么呢?

如下是一个很普通的方法:

public String test(String a, Integer b){ 
    int c = 0; 
    int d = c + b; 
    return a; 
}

该方法中包含如下信息:

  • 方法参数a 和 b;

  • 局部变量c 和 d;

  • 返回值 a;

  • 其他隐藏信息;


栈帧中有什么呢?

对比上述方法中包含的信息,那么栈帧中应当有存储方法里的参数、局部变量、返回值等信息的数据结构及其他细节信息,答案是肯定的。

明白了栈帧的设计是为了运行时方法信息的存储,下面就来看看栈帧中具体包含那些信息

一个栈帧中应当包含以下信息:

局部变量表、操作数栈、动态链接、返回值信息和其他信息。

本篇暂不打算说栈帧中的的局部变量表等信息,本篇和小伙伴们大致学习了解下对栈帧的初步印象。


关于栈帧的其他重要信息

当一个线程中的方法调用链很长的时候,其对应的栈帧数量也就很多,每个栈帧都占有一定大小的空间,在代码编译期每个方法对应的栈帧大小就已经确定,而虚拟机栈的大小是不确定的,一般一个线程栈默认大小为1MB,可以修改该值。

这里一定要注意,编译期只是确定了栈帧中需要多大的变量表,而程序运行后需要多大的虚拟机栈内存是不知道的,这样就会出现一种问题:

不正确的递归调用会导致栈内存溢出(stackoverflow),因为不正确的使用递归,运行期间递归方法一直在循环调用,每个占用的栈帧空间一直没有被释放,调用次数到达虚拟机栈内存的最大内存后就会出现栈溢出的情况。

递归导致栈溢出演示:

public class JVMTes {

private int stackDepth = 0;

public void test(){
        stackDepth++;
        test();
    }

public static void main(String[] args) {
        JVMTes jvmTes = new JVMTes();
try {
            jvmTes.test();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("调用次数:" + jvmTes.stackDepth);
        }
    }
}

运行结果:

调用次数:995 
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError 
at main.java.jvm.JVMTes.test(JVMTes.java:8) 
at main.java.jvm.JVMTes.test(JVMTes.java:9) 
at main.java.jvm.JVMTes.test(JVMTes.java:9) 
at main.java.jvm.JVMTes.test(JVMTes.java:9) 
at main.java.jvm.JVMTes.test(JVMTes.java:9) 
Process finished with exit code 1

栈的OOM情况

若虚拟机栈有一个动态扩展内存机制,线程申请的栈内存空间大于预设值,先去动态扩展内存,若扩展后还是不够线程申请的栈内存大小,此时就会内存溢出

然而,栈的OOM情况有些虚拟机是没有实现的,比如我们常见的HotSpot


附:Java虚拟机规范关于栈的异常:

  1. 若线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度,将抛出StackOverflowError异常

  2. 若虚拟机的栈内存允许动态扩展,当扩展栈容量无法申请到足够的内存时,将抛出 OutOfMemoryError异常

--- END ---

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