【jvm】虚拟机栈

目录

一、背景
  • 1.由于跨平台的设计,java的指令是根据栈来设计的
  • 2.不同平台cpu架构不同,因此不能设计为基于寄存器的
  • 3.优点是跨平台,指令集小,编译器容易实现
  • 4.缺点是性能下降,实现同样的功能需要更多的指令
二、栈与堆
  • 1.栈是运行时的单位
  • 2.堆是存储的单位
  • 3.栈解决程序的运行问题,即程序如何执行,如何处理数据
  • 4.堆解决数据存储的问题,数据如何放,放在哪
  • 5.java虚拟机栈(java virtual machine stack),早期也叫java栈
  • 6.每个线程在创建时都会创建一个虚拟机栈,虚拟机栈内部保存一个个的栈帧(stack frame),对应java方法调用
  • 7.虚拟机栈是线程私有的
三、声明周期
  • 1.生命周期和线程一致
四、作用
  • 1.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,并参与方法的调用和返回
五、特点(优点)
  • 1.是一种快速有效的分配存储方式,访问速度仅次于程序计数器
  • 2.jvm直接对java栈的操作只有两个:a.每个方法执行,伴随着进栈(入栈、压栈)b.执行结束后的出栈工作
  • 3.对于栈来说不存在垃圾回收问题
六、可能出现的异常
  • 1.java虚拟机规范允许java栈的大小是动态的或者是固定不变的
  • 2.如果采用固定大小的java虚拟机栈,每一个线程的java虚拟机栈容量可以在线程创建的时候独立选定,如果线程请求分配的栈容量超过java虚拟机栈允许的最大容量,java虚拟机将会抛出一个StackOverflowError异常
  • 3.如果java虚拟机栈可以动态扩展,并且在尝试扩展时无法申请到足够的内存,或者在创建新的线程时没有足够的内存去创建对应的虚拟机栈,java虚拟机栈会抛出一个OutOfMemoryError异常
七、设置栈内存大小
  • 1.可以使用参数-Xss选项来设置线程的最大栈空间
  • 2.栈大小直接决定了函数调用的最大可达深度
  • 3.单位有k(K)、m(M)、g(G)
  • 4.linux、macOS、oracle solaris默认1024KB(jdk11)
  • 5.windows:默认值取决于虚拟内存
  • 6.设置为1024KB有下列写法:-Xss1m、-Xss1024k、-Xss1048576
八、栈的存储单位
  • 1.每个线程都有各自的栈,栈中的数据是以栈帧(Stack Frame)的格式存在
  • 2.在这个线程上正在执行的每个方法都各自对应一个栈帧(Stack Frame)
  • 3.栈帧是一个内存区块,是一个数据集,维系方法执行过程中的各种数据信息
九、栈运行原理
  • 1.jvm直接对java栈的操作只有两个,即对栈帧的压栈和出栈,遵循先进后出、后进先出原则
  • 2.在一条活动线程中,一个时间点上,只会有一个活动的栈帧。即只有当前正在执行的方法的栈帧(栈顶栈帧)是有效的,这个栈帧被称为当前栈帧(Current Frame),与当前栈帧相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)
  • 3.执行引擎运行的所有字节码指令只针对当前栈帧进行操作
  • 4.如果在该方法调用了其他方法,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
  • 5.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
  • 6.如果当前方法调用了其它方法,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,然后虚拟机会丢弃当前栈帧,使得前一个栈帧重新成为当前栈帧
  • 7.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(该异常未捕获处理,以抛出异常结束),不管使用哪种方式,都会导致栈帧被弹出
十、栈帧的内部结构
10.1 说明
  • 1.每个栈帧中存储着局部变量表(Local Variables)、操作数栈(或表达式栈)(Operand Stack)、动态链接(或指向运行时常量池的方法引用)(Dynamic Linking)、方法返回地址(或方法正常退出或异常退出的定义)(Return Address)、一些附加信息
10.2 局部变量表
10.3 操作数栈
10.4 动态链接
10.5 方法返回地址
10.6 一些附加信息
    1. 栈帧中还允许携带与Java虚拟机实现相关的一些附加信息。例如,对程序调试提供支持的信息
十一、代码示例
11.1 StackOverflowError异常演示
复制代码
package com.learning.stack;

/**
 * @Author wangyouhui
 * @Description StackOverflowError异常
 **/
public class StackOverflowErrorLearning {
    public static void main(String[] args) {
        main(args);
    }
}
11.2 默认情况下深度
复制代码
package com.learning.stack;

/**
 * @Author wangyouhui
 * @Description StackOverflowError异常
 **/
public class StackOverflowErrorLearning {
    private static int count = 1;
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(count);
        count ++;
        main(args);
    }
}
11.3 栈大小改为-Xss256k的深度


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