JVM内存结构-虚拟机栈_android 虚拟机栈中存放什么-优快云博客

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虚拟机栈

特点：

1，线程私有。

2，先进先出。

新方法调用时，其对应的栈帧被压入栈顶；方法执行完毕并返回时，该栈帧从栈顶弹出，恢复到调用者方法的栈帧。这种结构符合栈数据结构的特性，确保了方法调用的嵌套关系。

3，线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，会抛出StackOverflowError栈溢出异常

4，虚拟机栈可以动态扩展，如果扩展的时候无法申请得到到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常

5，共享线程生命周期

java虚拟机栈随着线程创建而创建，线程结束时也销毁。

定义：

1，虚拟机栈是JVM在运行Java应用程序时为每个线程创建的一个内存区域。

2，它是线程私有的，即每个线程都有自己的Java虚拟机栈。

3，每个栈由多个栈帧组成，每个栈帧对应调用该方法时占用的内存空间。

4，每个栈只有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的方法。

作用：

Java虚拟机栈的存在确保了方法的正确调用和执行顺序，以及局部变量的隔离和生命周期管理。

一个Java线程的运行状态，由一个虚拟机栈来保存，所以虚拟机栈是线程私有的，独有的，随着线程的创建而创建。在线程的生命周期中，参与计算的数据会频繁地入栈和出栈，栈的生命周期是和线程一样的。

每一个被线程执行的方法，为该栈中的栈帧，即每个方法对应一个栈帧。调用一个方法，就会向栈中压入一个栈帧,一个方法调用完成，就会把该栈帧从栈中弹出。

大小限制：缺省为1M，可用参数 –Xss 调整大小，如-Xss256k

栈帧：

当一个线程调用一个方法时，JVM会在该线程的虚拟机栈中为该方法创建一个新的栈帧，并压入栈顶。
方法执行完毕后，无论是正常返回还是异常返回，其对应的栈帧都将被销毁，同时清除局部变量表和操作数栈中的信息，同时将控制权转移回前一个栈帧。
栈帧的大小主要由局部变量表和操作数栈决定的
执行引擎运行的所有字节码指令只针对当前栈帧进行操作。如果在该方法中调用了其他方法，对应的新的栈帧会被创建出来，放在栈的顶端，成为新的当前帧。
不同线程中所包含的栈帧是不允许存在相互引用的，即不可能在一个栈帧之中引用另外一个线程的栈帧。

组成：

局部变量表

局部变量表也被称之为局部变量数组或本地变量表。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，局部变量表，最基本的存储单元是Slot（变量槽）,一个Slot占用32位。

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，当进入一个方法时,这个方法需要在栈帧中分配多大的局部变量空间时完全确定的,方法运行期间是不会改变局部变量表的大小的。

Slot

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，它并不等同于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置），returnAddress（指向了一条字节码指令的地址）类型的变量。在局部变量表里，32位以内的类型只占用一个slot（包括returnAddress类型），64位的类型（long和double）占用两个slot。byte、short、char 在存储前被转换为int，boolean也被转换为int，0表示false，非0表示true。JVM会为局部变量表中的每一个Slot都分配一个访问索引，通过这个索引即可成功访问到局部变量表中指定的局部变量值，如果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。

栈帧中的局部变量表中的槽位是可以重用的，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。

操作数栈

操作数栈，在方法执行的过程中，根据字节码指令，往栈中写入数据或提取数据，即入栈和出栈。某些字节码指令将值压入操作数栈，其余的字节码指令将操作数取出栈。使用它们后再把结果压入栈，比如：执行复制、交换、求和等操作。主要用于保存计算过程的中间结果，同时作为计算过程中变量临时的存储空间。

操作数栈就是jvm执行引擎的一共工作区，每一个操作数栈都会拥有一个明确的栈深度用于存储数值，其所需的最大深度在编译期就定义好了，保存在方法的Code属性中，为max_stack的值。

动态链接

每一个栈帧内部都包含一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用，包含这个引用的目的就是为了支持当前方法的代码能够实现动态链接（Dynamic Linking）。

在Java源文件被编译到字节码文件中时，所有的变量和方法引用都作为符号引用（Symbolic Reference）保存在class文件的常量池里。比如：描述一个方法调用了另外的其他方法时，就是通过常量池中指向方法的符号引用来表示的，那动态链接的作用就是为了将这些符号引用转换为调用方法的直接引用。

方法的返回地址

存放调用该方法的pc寄存器的值，,一个方法的结束，有两种方式：正常执行完成、出现未处理的异常，非正常退出。无论通过哪种方式退出，在方法退出后都返回到该方法被调用的位置。

方法正常退出时，调用者的pc计数器的值作为返回地址，即调用该方法的指令的下一条指令的地址。而通过异常退出的，返回地址是要通过异常表来确定，栈帧中一般不会保存这部分信息。当一个方法开始执行后，只有两种方式可以结束这个方法：

执行引擎遇到任意一个方法返回的字节码指令（return），会有返回值传递给上层的方法调用者，简称正常完成出口；一个方法在正常调用完成之后，究竟需要使用哪一个返回指令，还需要根据方法返回值的实际数据类型而定。在字节码指令中，返回指令包含ireturn（当返回值是boolean，byte，char，short和int类型时使用），lreturn（Long类型），freturn（Float类型），dreturn（Double类型），areturn（引用类型）。另外还有一个return指令声明为void的方法，实例初始化方法，类和接口的初始化方法使用。
在方法执行过程中遇到异常（Exception），并且这个异常没有在方法内进行处理，也就是只要在本方法的异常表中没有搜索到匹配的异常处理器，就会导致方法退出，简称异常完成出口。方法执行过程中，抛出异常时的异常处理，存储在一个异常处理表，方便在发生异常的时候找到处理异常的代码

方法的退出就是当前栈帧出栈的过程。此时，需要恢复上层方法的局部变量表、操作数栈、将返回值压入调用者栈帧的操作数栈、设置PC寄存器值等，让调用者方法继续执行下去。正常完成出口和异常完成出口的区别在于：通过异常完成出口退出的不会给他的上层调用者产生任何的返回值。

栈溢出

Java 虚拟机规范允许虚拟机栈的大小是动态的或者是固定不变的。如果采用固定大小的Java虚拟机栈，那每一个线程的Java虚拟机栈容量可以在线程创建的时候独立选定。如果线程请求分配的栈容量超过Java虚拟机栈允许的最大容量，Java虚拟机将会抛出一个StackOverflowError异常。

如果Java虚拟机栈可以动态扩展，并且在尝试扩展的时候无法申请到足够的内存，或者在创建新的线程时没有足够的内存去创建对应的虚拟机栈，那Java虚拟机将会抛出一个OutOfMemoryError异常。HotSpot 虚拟机不支持栈动态扩展，所以只有在创建线程申请内存时因为无法获得足够的内存才会导致 OutOfMemoryError异常。