目录
- java内存区域 - 栈
- 1. Java虚拟机栈的组成
- 2. 栈帧中的详细内容
- 2.1 局部变量表
- 2.2 操作数栈
- 2.3 动态链接
- 2.4 方法返回地址
- 2.5 附加信息
- 3. JVM栈的生命周期
- 4. 示例解析 - 运行时的栈帧分布
- 5. 栈中的异常
- 6.栈配置
- 7.本地方法栈
java内存区域 - 栈
在JDK11中，JVM栈 （Java Virtual Machine Stack）是每个线程私有的内存区域，用于存储线程执行方法时的方法调用状态。JVM栈也称为Java虚拟机栈，与线程的生命周期相同。
以下是对Java虚拟机栈的详细解析，包括它的组成部分和存储内容：
1. Java虚拟机栈的组成
Java虚拟机栈由一个个**栈帧（Stack Frame）**组成。每次调用一个方法时，都会创建一个新的栈帧并压入JVM栈，方法执行完成后，栈帧会出栈。
一个栈帧包含以下几个主要区域：
- 局部变量表（Local Variable Table）
- 操作数栈（Operand Stack）
- 动态链接（Dynamic Linking，也叫方法引用）
- 返回地址（Return Address）
- 额外信息（Optional Data，如异常处理状态）
2. 栈帧中的详细内容
2.1 局部变量表
-
定义: 局部变量表是用来存储方法中的局部变量，包括：
- 方法的参数
- 方法内部定义的局部变量
-
存储内容:
- 基本数据类型（如
int、float、long、double等） - 引用类型（对象引用，如
String的引用） - returnAddress 类型（指向字节码指令地址）
- 基本数据类型（如
-
特性:
- 局部变量表的大小在编译时确定，且在方法调用时分配。
- 表的索引从 0 开始，方法的第一个参数通常存储在索引 0。
2.2 操作数栈
-
定义: 操作数栈是一个后进先出（LIFO）的栈，用于方法执行中的中间运算和结果存储。
-
存储内容:
- 方法执行过程中需要操作的中间数据（如加法操作中的两个操作数）。
- 方法调用的参数（当调用其他方法时）。
-
特性:
- 字节码指令直接对操作数栈进行操作，比如
iadd用于弹出两个整数值相加并将结果压入栈。
- 字节码指令直接对操作数栈进行操作，比如
2.3 动态链接
-
定义: 动态链接存储的是方法调用过程中的符号引用，这些符号引用在运行时被解析为具体的方法或字段的直接引用。
-
作用:
- 支持方法调用的动态绑定，尤其是多态。
- 通过运行时常量池解析相关符号。
2.4 方法返回地址
-
定义: 返回地址用于存储方法调用完成后，需要返回的程序计数器（PC）位置。
-
特性:
- 如果当前方法是通过字节码指令调用的，返回地址会指向调用指令的下一条指令。
- 如果方法调用是通过其他方式（如异常），返回地址可能为空。
2.5 附加信息
- 定义: 栈帧可能还包含一些与方法执行相关的附加信息，如：
- 异常处理表
- 调试信息
3. JVM栈的生命周期
- 每个线程创建时，Java虚拟机栈被分配。
- Java虚拟机栈的每个栈帧对应一个方法调用，随着方法调用的嵌套，栈帧逐步压入栈中。
- 每一个方法冲开始调用到执行结束的过程，都对应这一个栈帧的入栈出栈的过程。
- 当方法返回或异常终止时，栈帧出栈。
- 如果栈深度超过允许的最大值（如无限递归），会抛出
StackOverflowError。 - 如果内存不足以为新栈帧分配空间，会抛出
OutOfMemoryError。
4. 示例解析 - 运行时的栈帧分布
以下是一个简单的代码示例，以及在JVM栈中的体现：
public class Test {public static void main(String[] args) {int a = 5;int b = 10;int sum = add(a, b);}public static int add(int x, int y) {return x + y;}
}
-
main方法调用:- 局部变量表:
args：存储数组引用a：5b：10sum：等待存储add方法返回的结果
- 操作数栈:
- 调用
add方法时，将a和b压入操作数栈。
- 调用
- 局部变量表:
-
add方法调用:- 局部变量表:
x：存储值 5y：存储值 10
- 操作数栈:
- 执行
x + y时，先将x和y压入栈，再弹出进行加法操作。
- 执行
- 局部变量表:
-
返回:
add方法将结果压入操作数栈，并返回给main方法的sum变量。
5. 栈中的异常
-
StackOverflowError:- 发生在栈的深度超过虚拟机允许的最大值时，例如递归调用过深。
-
OutOfMemoryError:- 如果JVM栈内存允许动态扩展，当扩展栈容量无法申请到足够内存时， 无法为新的栈帧分配内存时触发。
-
注意：《Java虚拟机规范》明确允许Java虚拟机实现自行选择是否支持站的动态扩展，而Hotspot(jdk1.2及之后的默认虚拟机)的选择是不支持扩展，所以jdk1.2之后，除非在创建线程申请内存时就因为无法获得足够的内存而触发OutOfMemoryError异常，否则在线程运行时是不会因为扩展而导致内存的溢出的，只会因为栈容量无法容纳新的栈帧而导致StackOverflowError异常（此段摘自《深入理解Java虚拟机》 第第三版中）
6.栈配置
-Xss<size>- 用于设置每个线程栈的大小。
- 参数格式为：
<size>指定大小，可以用单位k或m表示（如-Xss512k或-Xss1m）。- 默认值依赖于操作系统和JVM实现，通常为 1 MB 或 512 KB。
- 影响每个线程的栈深度，但总栈大小受限于系统内存和线程数。
7.本地方法栈
- 本地方法栈（Natice Method Stacks） 与Java虚拟机栈所发挥的作用时非常相似的，其区别只是Java虚拟机栈为虚拟机执行java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为了虚拟机使用到的本地（native）方法服务。HotSpot虚拟机（Java默认的虚拟机）直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一了。
总结：
JVM栈的核心在于管理方法调用和执行，每个栈帧包括局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址等。栈的合理设计是 Java 程序高效运行的基础，同时需要注意栈的溢出问题。
