【jvm】虚拟机栈

- - - 一、背景
    - 二、栈与堆
    - 三、声明周期
    - 四、作用
    - 五、特点（优点）
    - 六、可能出现的异常
    - 七、设置栈内存大小
    - 八、栈的存储单位
    - 九、栈运行原理
    - 十、栈帧的内部结构
    - - [10.1 说明](#10.1 说明)
      - [10.2 局部变量表](#10.2 局部变量表)
      - [10.3 操作数栈](#10.3 操作数栈)
      - [10.4 动态链接](#10.4 动态链接)
      - [10.5 方法返回地址](#10.5 方法返回地址)
      - [10.6 一些附加信息](#10.6 一些附加信息)
    - 十一、代码示例
    - - [11.1 StackOverflowError异常演示](#11.1 StackOverflowError异常演示)
      - [11.2 默认情况下深度](#11.2 默认情况下深度)
      - [11.3 栈大小改为-Xss256k的深度](#11.3 栈大小改为-Xss256k的深度)

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

10.6 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);
    }
}

【jvm】虚拟机栈

目录

一、背景

二、栈与堆

三、声明周期

四、作用

五、特点（优点）

六、可能出现的异常

七、设置栈内存大小

八、栈的存储单位

九、栈运行原理

十、栈帧的内部结构

10.1 说明

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

十一、代码示例

11.1 StackOverflowError异常演示

11.2 默认情况下深度

11.3 栈大小改为-Xss256k的深度