深入理解JVM-java虚拟机栈
1.java虚拟机栈
1. Java虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同（随线程而生，随线程而灭）
2. 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；
如果虚拟机栈可以动态扩展，如果扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常；
（当前大部分JVM都可以动态扩展，只不过JVM规范也允许固定长度的虚拟机栈）
3. Java虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法执行的同时会创建一个栈帧。
对于我们来说，主要关注的stack栈内存，就是虚拟机栈中局部变量表部分。
2.栈帧(Stack Frame)
栈帧（Stack Frame）是用于支持虚拟机进行方法调用和方法执行的数据结构。它是虚拟机运行时数据区中的java虚拟机栈的栈元素。
栈帧存储了方法的局部变量表、操作数栈、动态连接和方法返回地址等信息。
每一个方法从调用开始至执行完成的过程，都对应着一个栈帧在虚拟机里面从入栈到出栈的过程。
注意：
在编译程序代码的时候，栈帧中需要多大的局部变量表内存，多深的操作数栈都已经完全确定了。
因此一个栈帧需要分配多少内存，不会受到程序运行期变量数据的影响，而仅仅取决于具体的虚拟机实现。
栈结构图如下：
注意：
在活动线程中，只有位于栈顶的栈帧才是有效的，称为当前栈帧，与这个栈帧相关联的方法称为当前方法。
执行引擎运行的所有字节码指令都只针对当前栈帧进行操作。
3.局部变量表
1.局部变量表（Local Variable Table）是一组变量值存储空间，用于存放方法参数和方法内部定义的局部变量。
并且在Java编译为Class文件时，就已经确定了该方法所需要分配的局部变量表的最大容量。
2.局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)「String是引用类型」，
对象引用(reference类型) 和 returnAddress类型（它指向了一条字节码指令的地址）
注意：
很多人说：基本数据和对象引用存储在栈中。
当然这种说法虽然是正确的，但是很不严谨，只能说这种说法针对的是局部变量。
局部变量存储在局部变量表中，随着线程而生，线程而灭。并且线程间数据不共享。
但是，如果是成员变量，或者定义在方法外对象的引用，它们存储在堆中。
因为在堆中，是线程共享数据的，并且栈帧里的命名就已经清楚的划分了界限 : 局部变量表！
4.变量槽（Variable Slot）
局部变量表的容量以变量槽为最小单位，每个变量槽都可以存储32位长度的内存空间，例如boolean、byte、char、short、int、float、reference。
对于64位长度的数据类型（long，double），虚拟机会以高位对齐方式为其分配两个连续的Slot空间，也就是相当于把一次long和double数据类型读写分割成为两次32位读写。
扩展知识点:
Slot复用
为了尽可能节省栈帧空间，局部变量表中的Slot是可以重用的，
也就是说当PC计数器的指令指已经超出了某个变量的作用域（执行完毕），
那这个变量对应的Slot就可以交给其他变量使用。
优点 ： 节省栈帧空间。
缺点 ： 影响到系统的垃圾收集行为。
（如大方法占用较多的Slot，执行完该方法的作用域后没有对Slot赋值或者清空设置null值，垃圾回收器便不能及时的回收该内存。）
5.reference（对象实例的引用)
我的理解是:一个超链接
一般来说，虚拟机都能从引用中直接或者间接的查找到对象的以下两点 ：
a.在Java堆中的数据存放的起始地址索引。
b.所属数据类型在方法区中的存储类型。
例如:我们在创建一个Student对象时的数据存储结构:
6.动态连接
每个栈帧都包含一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用，
持有这个引用是为了支持方法调用过程中的动态连接（Dynamic Linking）。
在类加载阶段中的解析阶段会将符号引用转为直接引用，这种转化也称为静态解析。
另外的一部分将在每一次运行时期转化为直接引用。这部分称为动态连接。
这里简单提一下动态连接的概念,后面在详细讲解.
7.方法出口
当一个方法开始执行后，只有2种方式可以退出这个方法 ：
方法返回指令 ： 执行引擎遇到一个方法返回的字节码指令，这时候有可能会有返回值传递给上层的方法调用者，这种退出方式称为正常完成出口。
异常退出 ： 在方法执行过程中遇到了异常，并且没有处理这个异常，就会导致方法退出。
无论采用任何退出方式，在方法退出之后，都需要返回到方法被调用的位置，程序才能继续执行，方法返回时可能需要在栈帧中保存一些信息。
一般来说，方法正常退出时，调用者的PC计数器的值可以作为返回地址，栈帧中会保存这个计数器值。
而方法异常退出时，返回地址是要通过异常处理器表来确定的，栈帧中一般不会保存这部分信息。
8.实战案例
如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常
1 package com.wfd360.demo01; 2 3 /** 4 * @Copyright (C) 5 * @Author: LI DONG PING 6 * @Date: 2019-07-15 17:17 7 * @Description: 栈内存溢出测试 8 * <p> 9 * 测试代码设计思路 10 * 修改默认堆栈大小后,利用递归调用一个方法,达到栈深度过大的异常目的,同时在递归调用过程中记录调用此次,得出最大深度的数据 11 * jvm参数 12 * -Xss 180k:设置每个线程的堆栈大小(最小180k),默认是1M 13 */ 14 public class TestStackOverflowErrorDemo { 15 //栈深度统计值 16 private int stackLength = 1; 17 18 /** 19 * 递归方法,导致栈深度过大异常 20 */ 21 public void stackLeak() { 22 stackLength++; 23 stackLeak(); 24 } 25 26 /** 27 * 启动方法 28 * 测试结果:当-Xss 180k为180k时,stackLength~=1544,随着-Xss参数变大时stackLength值随之变大 29 * @param args 30 */ 31 public static void main(String[] args) { 32 TestStackOverflowErrorDemo demo = new TestStackOverflowErrorDemo(); 33 try { 34 demo.stackLeak(); 35 } catch (Throwable e) { 36 System.out.println("当前栈深度:stackLength=" + demo.stackLength); 37 e.printStackTrace(); 38 } 39 } 40 }
测试结果:
完美!
