虚拟机栈(重要)
作者:互联网
虚拟机栈
虚拟机栈概述
由于跨平台性的设计,Java的指令都是根据栈来设计的。不同平台CPU架构不同,所以不能设计为基于寄存器的。
优点是跨平台,指令集小,编译器容易实现,缺点是性能下降,实现同样的功能需要更多的指令。
栈是运行时的单位,而堆是存储的单位。
即: 栈解决程序的运行问题,即程序如何执行,或者说如何处理数据。
堆解决的是数据存储的问题,即数据怎么放、放在哪儿。(但是并不是绝对的)
如果不考虑方法区的话,JVM中堆空间应该是最大的。
Java虚拟机栈
(1)Java虚拟机栈概述
Java虚拟机栈(Java yirtual Machine stack),早期也叫Java栈。每个线程在创建时都会创建一个虚拟机栈,其内部保存一个个的栈帧(stack Frame),对应着一次次的Java方法调用,即一个栈帧对应一个Java方法。是线程私有的。(概念)
生命周期和线程一致。(生命周期)
主管Java程序的运行,它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。(作用)
(2)栈的特点(优点)
- 栈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。
- 对于栈来说不存在垃圾回收问题
- GC(栈不存在,只有进栈出栈,不存在复杂的算法计算)
- OOM
- JVM直接对Java栈的操作只有两个:
- 每个方法执行,伴随着进栈(入栈、压栈)
- 执行结束后的出栈工作
(3)栈中可能出现的异常
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。
- (静态)如果采用固定大小的Java虚拟机栈,那每一个线程的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。
- (动态)如果Java虚拟机栈可以动态扩展,并且在尝试扩展的时候无法中请到足够的内存,或者在创建新的线程时没有足够的内存(内存不足)去创建对应的虚拟机栈那Java虚拟机将会抛出一个 OutOfMemoryError异常。
异常演示:
//递归死循环会出现栈内存溢出
public static void main(String[] args) {
main(args);
}
输出结果:
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
at com.PCRegister.StackErrorTest.main(StackErrorTest.java:10)
at com.PCRegister.StackErrorTest.main(StackErrorTest.java:10)
...
(4)设置栈内存大小
我们可以使用参数 -Xss 选项来设置线程的最大栈空间,栈的大小直接决定了函数调用的最大可达深度。
/**
* 演示栈中的异常
* 默认情况下,count = 11403
* 设置栈的大小 -Xss256k
* 设置栈的大小为256k时, count = 2464
*/
public class StackErrorTest {
private static int count = 1;
public static void main(String[] args) {
System.out.println(count);
count++;
main(args);
}
}
栈的存储单位
- 每个线程都有自己的栈,栈中的数据都是以**栈帧(Stack Frame)**的格式存在的
- 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)
- 栈帧是一个内存区块,是一个数据集,维系着方法执行过程中的各种数据信息
栈的运行原理
JVM直接对Java栈的操作有两个,就是对栈帧的压栈和出栈,遵循"先进后出"/"后进先出"原则。
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)。
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、
如果该方法中调用了其他方法,对应的新的栈帧就会被创建出来,放在栈的顶端,成为新的当前帧。
不同线程中所包含的栈帧是不允许存在互相引用的,即不可能在一个栈帧之中引用另外一个线程的栈帧。
如果当前方法调用了其他方法,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,接着,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。
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(没有使用try-catch的异常)。不管使用哪种方式,都会导致栈帧被弹出。
栈中能放多少栈帧取决于栈帧的大小。
栈帧的内部结构
每个栈帧中存储着:
- 局部变量表(Local Variables)
- 操作数栈(Operand Stack)(或表达式栈)
- 动态链接(Dynamic Linking)(或指向运行时常量池的方法引用)
- 方法返回地址(Return Address)(或方法正常退出或者异常退出的定义)
- 一些附加信息
标签:Java,虚拟机,线程,重要,main,方法,栈帧 来源: https://blog.csdn.net/z318913/article/details/122811332