4.2虚拟机栈

目录

• 4.2虚拟机栈
  • 4.2.1概述
  • 4.2.2栈的存储单位
  • 4.2.3栈帧的内部结构

4.2虚拟机栈

4.2.1概述

概念：

java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack），早期也叫Java栈。每个线程在创建时都会创建一个虚拟机栈，其内部保存一个个的栈帧（Stack Frame），对应着一次次的Java方法调用。是线程私有的。

生命周期：

生命周期和线程一致。

作用：

主管Java程序的运行，它保存方法的局部变量、部分结果，并参与方法的调用和返回。

优点：

栈是一种快速有效的分配存储方式，访问速度仅次于程序计数器。对于栈来说不存在垃圾回收问题。

JVM直接对Java栈的操作只有两个：

每个方法执行，伴随着进栈（入栈、压栈）
执行结束后的出栈（弹栈）

栈中可能出现的异常：

Java虚拟机规范允许Java栈的大小是动态的或者固定不变的。

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OutOfMemoryError异常。

设置栈内存大小：

使用参数 -Xss 选项设置线程的最大栈空间，栈的大小直接决定了函数调用的最大可达深度。

4.2.2栈的存储单位

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。

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）。

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各种数据信息。

栈的运行原理：

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。

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）。

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中引用另外一个线程的栈帧。

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个前一个栈帧，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。

Java方法有两种返回函数的方式，一种是正常的函数返回，使用return指令；另一种是抛出异常。不管使用哪种方式，都会导致栈帧被弹出。

4.2.3栈帧的内部结构

每个栈帧中存储：

局部变量表（Local Variables）

操作数栈（Operand Stack）

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