运行时栈帧结构是怎样的?

2023-12-08 09:48
文章标签 运行 结构 怎样 时栈

本文主要是介绍运行时栈帧结构是怎样的?,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

写在前面

本文隶属于专栏《100个问题搞定Java虚拟机》,该专栏为笔者原创,引用请注明来源,不足和错误之处请在评论区帮忙指出,谢谢!

本专栏目录结构和文献引用请见100个问题搞定Java虚拟机

解答

栈帧(Stack Frame)是Java虚拟机栈的基本结构单元。
栈帧是用于支持JVM进行方法调用和方法执行的数据结构。
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栈里面从入栈到出栈的过程。

栈帧结构

补充

当前栈帧和当前方法

对于执行引擎来说,在活动线程中,只有位于顶的栈帧才是有效的,称为当前栈帧(Current Stack Frame),与这个栈帧相关联的方法称为当前方法(Current Method)。

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。

局部变量表

局部变量表存放方法参数和方法内部定义的局部变量。

局部变量表的容量是以变量槽(Variable Slot)为最小单位。(大数据框架 YARN 分配 Container 和 Flink 分配 Slot 和这里的思想非常类似。)

关于局部变量表的知识点笔者认为只需要记住两点就可以了

  1. 容量槽的分配在编译时就已经确定了。
  2. 除了 long 和 double 类型需要用到 2个slot(连续的),其他的数据类型(boolean,byte,char,shot,int,flot,reference,returnAddress)只需要一个 slot。

操作数栈

当一个方法刚刚开始执行的时候,这个方法的操作数栈是空的,在方法的执行过程中, 会有各种字节码指令往操作数栈中写入和提取内容,也就是出栈/入栈操作。

例如,在做算术运算的时候是通过操作数栈来进行的,又或者在调用其他方法的时候是通过操作数栈来进行参数传递的。

动态链接

在一个class文件中,一个方法要调用其他方法,需要将这些方法的符号引用转化为其在内存地址中的直接引用,而符号引用存在于方法区中的运行时常量池。

Java虚拟机栈中,每个栈帧都包含一个指向运行时常量池中该栈所属方法的符号引用,持有这个引用的目的是为了支持方法调用过程中的动态连接(Dynamic Linking)。

这些符号引用一部分会在类加载阶段或者第一次使用的时候就转化为直接引用,这种转化称为静态解析。 另外一部分将在每一次运行期间转化为直接引用,这部分称为动态连接。

方法返回地址

当一个方法开始执行后,只有两种方式可以退出这个方法:

  • 正常调用完成退出
  • 异常退出

无论采用何种退出方式,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,用来帮助恢复它的上层方法的执行状态。

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,栈帧中很可能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表来确定的, 栈帧中一般不会保存这部分信息。

方法退出的过程实际上就等同于把当前栈帧出栈,因此退出时可能执行的操作有:

  1. 恢复上层方法的局部变量表和操作数栈
  2. 把返回值(如果有的话)压人调用者栈帧的操作数栈中
  3. 调整PC计数器的值以指向方法调用指令后面的一条指令

附加信息

虚拟机规范允许具体的虚拟机实现增加一些规范里没有描述的信息到栈帧之中,例如与调试相关的信息,这部分信息完全取决于具体的虚拟机实现。

这篇关于运行时栈帧结构是怎样的?的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/469406

相关文章

怎样通过分析GC日志来定位Java进程的内存问题

《怎样通过分析GC日志来定位Java进程的内存问题》:本文主要介绍怎样通过分析GC日志来定位Java进程的内存问题,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、GC 日志基础配置1. 启用详细 GC 日志2. 不同收集器的日志格式二、关键指标与分析维度1.

MySQL中的索引结构和分类实战案例详解

《MySQL中的索引结构和分类实战案例详解》本文详解MySQL索引结构与分类,涵盖B树、B+树、哈希及全文索引,分析其原理与优劣势,并结合实战案例探讨创建、管理及优化技巧,助力提升查询性能,感兴趣的朋... 目录一、索引概述1.1 索引的定义与作用1.2 索引的基本原理二、索引结构详解2.1 B树索引2.2

如何使用Maven创建web目录结构

《如何使用Maven创建web目录结构》:本文主要介绍如何使用Maven创建web目录结构的问题,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录创建web工程第一步第二步第三步第四步第五步第六步第七步总结创建web工程第一步js通过Maven骨架创pytho

Python循环结构全面解析

《Python循环结构全面解析》循环中的代码会执行特定的次数,或者是执行到特定条件成立时结束循环,或者是针对某一集合中的所有项目都执行一次,这篇文章给大家介绍Python循环结构解析,感兴趣的朋友跟随... 目录for-in循环while循环循环控制语句break语句continue语句else子句嵌套的循

k8s上运行的mysql、mariadb数据库的备份记录(支持x86和arm两种架构)

《k8s上运行的mysql、mariadb数据库的备份记录(支持x86和arm两种架构)》本文记录在K8s上运行的MySQL/MariaDB备份方案,通过工具容器执行mysqldump,结合定时任务实... 目录前言一、获取需要备份的数据库的信息二、备份步骤1.准备工作(X86)1.准备工作(arm)2.手

Java -jar命令如何运行外部依赖JAR包

《Java-jar命令如何运行外部依赖JAR包》在Java应用部署中,java-jar命令是启动可执行JAR包的标准方式,但当应用需要依赖外部JAR文件时,直接使用java-jar会面临类加载困... 目录引言:外部依赖JAR的必要性一、问题本质:类加载机制的限制1. Java -jar的默认行为2. 类加

java -jar命令运行 jar包时运行外部依赖jar包的场景分析

《java-jar命令运行jar包时运行外部依赖jar包的场景分析》:本文主要介绍java-jar命令运行jar包时运行外部依赖jar包的场景分析,本文给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作... 目录Java -jar命令运行 jar包时如何运行外部依赖jar包场景:解决:方法一、启动参数添加: -Xb

eclipse如何运行springboot项目

《eclipse如何运行springboot项目》:本文主要介绍eclipse如何运行springboot项目问题,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目js录当在eclipse启动spring boot项目时出现问题解决办法1.通过cmd命令行2.在ecl

使用nohup和--remove-source-files在后台运行rsync并记录日志方式

《使用nohup和--remove-source-files在后台运行rsync并记录日志方式》:本文主要介绍使用nohup和--remove-source-files在后台运行rsync并记录日... 目录一、什么是 --remove-source-files?二、示例命令三、命令详解1. nohup2.

Python+PyQt5实现文件夹结构映射工具

《Python+PyQt5实现文件夹结构映射工具》在日常工作中,我们经常需要对文件夹结构进行复制和备份,本文将带来一款基于PyQt5开发的文件夹结构映射工具,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录概述功能亮点展示效果软件使用步骤代码解析1. 主窗口设计(FolderCopyApp)2. 拖拽路径