JVM学习：虚拟机栈-运行原理及内部结构

运行原理

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一、栈存储什么

1. 每个线程都有自己的栈，栈中的数据都是以栈帧（Stack Frame）的格式存在。
2. 在这个线程上正在执行的每个方法都各自对应一个栈帧（Stack Frame）。
3. 栈帧是一个内存区块，是一个数据集，维系着方法执行过程中的各种数据信息。
4. 栈的运行速度仅次于PC寄存器。

二、栈的运行原理

1. JVM直接对Java栈的操作只有两个，就是对栈帧的压栈和出栈，遵循先进后出（后进先出）原则。
2. 在一条活动线程中，一个时间点上，只会有一个活动的栈帧。即只有当前正在执行的方法的栈帧（栈顶栈帧）是有效的。
   • 这个栈帧被称为当前栈帧（Current Frame）
   • 与当前栈帧相对应的方法就是当前方法（Current Method）
   • 定义这个方法的类就是当前类（Current Class）
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 如果当前方法调用了其他方法，方法返回之际，当前栈帧会传回此方法的执行结果给前一个栈帧，接着，虚拟机会丢弃当前栈帧，使得前一个栈帧重新成为当前栈帧。
7. Java方法有两种返回函数的方式，但不管使用哪种方式，都会导致栈帧被弹出
   • 一种是正常的函数返回，使用return指令。（void类型，方法其实是默认存在return;）。

   • 另外一种是抛出异常。

     
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内部结构

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栈包含多个栈帧。
栈帧大小主要由局部变量表和操作数栈决定。

栈帧内部结构

• 局部变量表（Local Variables）
• 操作数栈（Operand Stack）（或表达式栈）
• 动态链接（Dynamic Linking）（或指向运行时常量池的方法引用）
• 方法返回地址（Return Address）（或方法正常退出或者异常退出的定义）
• 一些附加信息

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