虚拟机栈（Java Stack）基础知识

　　虚拟机栈即是程序运行时的单位，而堆是数据存储的单位。换句话说，栈解决的是程序运行的问题，即程序如何执行，如何处理数据，而堆是解决数据的存储问题，数据存在哪，放在哪

　　虚拟机栈细节如下图所示，其中当前栈帧中包含 局部变量表、操作数栈、动态链接、本地返回值。另外对于栈来说，每个线程在创建时都会创建一个虚拟机栈，其内部保存一个个栈帧，栈帧则对应着一次次的java方法调用。栈主管java程序的运行，保存方法的局部变量（8种基本数据类型、对象的引用地址）、部分结果、参与方法的调用和返回

• 栈的特点

• • 栈是一种快速有效的分配存储方式，其访问速度仅仅次于程序计数器
  • JVM直接对Java栈的操作比较单一，只有两个：
    • 每个方法执行，伴随着进栈
    • 执行结束后出栈工作
  • 对于栈来说，不存在垃圾回收问题

 

• 栈可能出现的异常

  • JVM允许java栈的大小是动态的或者是固定不变的
    • 如果采用固定的栈，超过会报出StackOverFlowError
    • 如果是动态的，动态即可以申请到内存中剩余的空间，如果空间不足则爆出OutOfMemoryError

• 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
  • 每个线程上正在执行的方法都对应一个栈帧。注意是一个函数方法对应一个栈帧
  • 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结果，不能和平时使用的那种栈相比较，平时使用的是数据区太小。现在是一个操作步骤组成的栈帧
  • 对于递归来说，递归一次就相当于新建一个栈帧。如上图所示，栈帧中保存着很多数据

• 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，并且遵循先进后出，后进先出的原则
  • 在一条活动的线程中，一个时间点上，只有一个活动的栈帧，即只有当前在执行的方法的栈帧（顶部栈帧）是有效的，这个栈帧被称之为当前栈帧(Current Frame)，与当前栈帧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
  • 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，使得前一个栈帧冲洗成为当前栈帧
  • 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，另外一种是抛出异常，不管使用哪种方式，都会导致栈帧被弹出

　　运行下图所示：首先是一个方法对应一个栈帧，当方法1调用方法2的时候，会将方法2入栈，然后方法3入栈，最后到了方法4，当方法4执行完成后，顺序返回，最终到方法1收到结果，运行结束

 

　　一个简单的调用demo

    public class CurrentFrameTest{
        
        public void methodA(){
            System.out.println("当前栈帧对应方法->methodA");
            methodB();
            System.out.println("当前栈帧对应方法->methodA");
        }
        
        public void methodB(){
            System.out.println("当前栈帧对应方法->methodB");
        }

    }

附：JVM学习目录