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Java 虚拟机的内存模子分为两部门：一部门是线程共享的，包罗 Java 堆和要领区；另一部门是线程私有的，包罗虚拟机栈和当处所法栈，以及措施计数器这一小部门内存。本日我就 Java 虚拟机栈做一些较量浅的探究。

熟悉 Java 的同学应该都知道了，JVM 是基于栈的。可是这个“栈” 详细指的是什么？莫非就是虚拟机栈？想要答复这个问题我们先要从虚拟机栈的布局谈起。

虚拟机栈

作甚虚拟机栈

虚拟机栈的栈元素是栈帧，当有一个要领被挪用时，代表这个要领的栈帧入栈；当这个要领返回时，其栈帧出栈。因此，虚拟机栈中栈帧的入栈顺序就是要领挪用顺序。什么是栈帧呢？栈帧可以领略为一个要领的运行空间。它主要由两部门组成，一部门是局部变量表，要领中界说的局部变量以及要领的参数就存放在这张表中；另一部门是操纵数栈，用来存放操纵数。我们知道，Java 措施编译之后就酿成了一条条字节码指令，其形式雷同汇编，但和汇编有差异之处：汇编指令的操纵数存放在数据段和寄存器中，图纸加密，可通过存储器或寄存器寻址找到需要的操纵数；而 Java 字节码指令的操纵数存放在操纵数栈中，当执行某条带 n 个操纵数的指令时，就从栈顶取 n 个操纵数，然后把指令的计较功效（假如有的话）入栈。因此，当我们说 JVM 执行引擎是基于栈的时候，个中的“栈”指的就是操纵数栈。举个简朴的例子比拟下汇编指令和 Java 字节码指令的执行进程，好比计较 1 + 2，在汇编指令是这样的：

mov ax, 1 ;把 1 放入寄存器 ax
add ax, 2 ;用 ax 的内容和 2 相加后存入 ax

而 JVM 的字节码指令是这样的：

iconst_1 //把整数 1 压入操纵数栈
iconst_2 //把整数 2 压入操纵数栈
iadd //栈顶的两个数相加后出栈，功效入栈

由于操纵数栈是内存空间，所以字节码指令不必担忧差异呆板上寄存器以及呆板指令的不同，从而做到了平台无关。

留意，局部变量表中的变量不行直接利用，如需利用必需通过相关指令将其加载至操纵数栈中作为操纵数利用。好比有一个要领 void foo()，个中的代码为：int a = 1 + 2; int b = a + 3;，编译为字节码指令就是这样的：

iconst_1 //把整数 1 压入操纵数栈
iconst_2 //把整数 2 压入操纵数栈
iadd //栈顶的两个数出栈后相加，功效入栈；实际上前三步会被编译器优化为：iconst_3
istore_1 //把栈顶的内容放入局部变量表中索引为 1 的 slot 中，也就是 a 对应的空间中
iload_1 // 把局部变量表索引为 1 的 slot 中存放的变量值（3）加载至操纵数栈
iconst_3 
iadd //栈顶的两个数出栈后相加，功效入栈
istore_2 // 把栈顶的内容放入局部变量表中索引为 2 的 slot 中，也就是 b 对应的空间中
return // 要领返回指令，回到挪用点

需要说明的是，局部变量表以及操纵数栈的容量的最大值在编译时就已经确定了，运行时不会改变。而且局部变量表的空间是可以复用的，譬喻，当指令的位置超出结局部变量表中某个变量 a 的浸染域时，假如有新的局部变量 b 要被界说，b 就会包围 a 在局部变量表的空间。

盗用别人的图以让各人对虚拟机栈有个直观的认识（个中小字体 Stack 指的的是虚拟机栈，Frame 是栈帧，Local variables 是局部变量表，Operand Stack 是操纵数栈）：

虚拟机栈

由虚拟机栈引出的问题

看完上面的代码各人大概会有几点迷惑：什么是 slot？那些指令是什么意思？为什么 a 对应的 slot 的索引值不是从零开始的，它显着是第一个界说的变量啊？

对付这些问题我们一个个来办理。

什么是 slot

首先什么是 slot？slot 是局部变量表中的空间单元，虚拟机类型中有划定，对付 32 位之内的数据，用一个 slot 来存放，如 int，short，float 等；对付 64 位的数据用持续的两个 slot 来存放，如 long，double 等。引用范例的变量 JVM 并没有划定其长度，它大概是 32 位，也有大概是 64 位的，所以既有大概占一个 slot，也有大概占两个 slot。

JVM 字节码指令

第二个问题，那些指令是什么意思？

指令名目

首先我们要领略 Java 指令的名目，Java 的指令以字节为单元，也就是一个字节代表一条指令。好比 iconst_1 就是一条指令，它占一个字节，那么自然 Java 指令不会高出 256 条。实际上 Java 指令今朝界说了 200 多条。指令固然是一个字节，可是它也可以带本身的操纵数。JVM 中有这样一条指令 putstatic，其浸染是给特定的的静态字段赋值。可是给哪个字段赋值呢？仅仅通过这条指令并不能说明，那么只有通过操纵数来指定了。紧跟在 putstatic 后头的两个字节就是它的操纵数，这个操纵数是一个索引值，指向运行时常量池中该静态字段对应的标记引用。由于标记引用包括了该字段的根基信息，如所属类、简朴名称以及描写符，因此 putstatic 指令就知道是给哪个类的哪个字段赋值了。