虚拟机字节码执行引擎

最新推荐文章于 2025-09-08 22:52:52 发布

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#运维 #数据结构与算法 #java

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java程序运行时候栈帧结构

栈帧：虚拟机栈的元素，是进行方法调用和方法执行的数据结构，栈帧存储了方法的局部变量表,操作数栈，动态连接，方法的返回地址。
栈顾名思义，指的就是它的数据结构，这种数据结构的特点就是后进先出，因此只有位于栈顶的栈帧才是有效的，成为当前栈，与这个栈帧相关联的方法成为当前方法。

2.栈帧简介

栈帧主要包括局部变量表，操作数栈，动态链接，方法返回地址等信息，下面一一为大家介绍

局部变量表

用于存放方法参数和方法内定义的局部变量，容量以变量槽（slot）为最小单位，一个slot可以存放32位以内的数据结构；因此像double，long这种数据类型应该用两个连续的slot存储。slot第0位索引默认是传递方法所属对象实例引用；为了节省栈帧空间，slot是可以被重用的

操作数栈

是先入后出的数据结构，相当于一个用于计算的临时存储局部变量的容器，例如代码 a+b, 则会将a压入操作数栈，b压入操作数栈，再将b拿出来，将a拿出来，计算，再将计算结果压入栈。

动态链接

每个栈帧都包含一个指向运行时常量池中该栈帧的所属方法的引用

方法返回地址

方法返回之后会做什么呢？首先恢复上层方法的局部变量表和操作数栈，把返回值（如果有的话）压入调用者栈帧的操作数栈中，调整PC计数器的值以指向方法调用后指令后面的一条指令等。

3.方法的调用

解析

在类加载阶段，会将加载的class文件里面常量池的一部分符号引用解析为直接引用，这种解析能成立的前提就是：方法在程序真正运行之前就有一个可以确定的版本，并且这个版本在运行期是不可用的，符合这类条件的方法有（静态方法，私有方法，实例构造器，父类方法）

分派

（1）静态分派

所有依赖静态类型来定位方法执行版本的分派动作称为静态分派，典型应用就是方法重载，静态分派发生在编译阶段

那么什么时候静态类型呢？举个例子：

public class OverLoad {

    static abstract class Human{

    }


    static class Man extends Human{

    }

    static class Woman extends Human{

    }

    public void sayHello(Human human){
        System.out.println("人类");
    }

    public void sayHello(Man man){
        System.out.println("男人");
    }

    public void sayHello(Woman woman){
        System.out.println("女人");
    }


    public static void main(String[] args) {
        Human man = new Man();
        Human woman = new Woman();
        OverLoad overLoad = new OverLoad();
        overLoad.sayHello(man);
        overLoad.sayHello(woman);
    }
}
结果：
人类
人类

这里面 Human woman = new Woman();Human就是静态类型，Woman就是实际类型，重载的时候就是根据静态类型来决定使用哪一个方法版本的。

（2）动态分派

所谓动态分配就是在程序运行期间才决定调用哪个方法版本，并且是按照实际类型调用，java中最好的体现就是重写。动态分派是不会介意方法参数传进来的是个啥，只会关注方法的调用者是个啥。

（3）单分派与多分派

方法的接收者和方法的参数统称为方法的宗量，单分派是根据一个宗量来选择方法版本，多分派是根据多于一个宗量决定方法版本。

java是静态多分派，动态但分派的语言。

4.基于栈的指令集架构与基于寄存器的指令集架构

指令集架构执行架构主流的一般分为两类，（1）基于栈的指令集架构（2）基于寄存器的指令集架构，jvm采用的是基于栈的指令集架构。

基于栈的指令集架构优点如下：