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关于栈的存储结构与运行原理分析-创新互联

关于栈的存储结构与运行原理分析 关于虚拟机栈出现的背景

由于对于不同的处理器（ARM/X86）内部的寄存器的设计架构是不同的，Java 语言为了实现 “Write once Run everywhere” 的口号，内部的指令都是通过栈来实现的。

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栈是程序的运行时的单位，而对于堆更像是数据的存储单位。

栈：程序运行时调用的各种功能性的方法处理解决数据问题

堆：用于存放数据，比如创建的对象，静态的变量

关于程序的方法的栈帧解读

创建一个类如下代码所示:

public class MyStackTest {public static void main(String[] args) {int number = 10;
        double num = 20.0d;
        Date date = new Date();
        System.out.println("Hello World!!!");
    }
}

通过 jcalsslib 工具查看编译过的 class 文件

image-20230109211052960

对于当前的 MyStackTest.class 类文件中在方法中可以看到有两个文件与 main ，init 是构造器，main对应的是 main 方法

关于方法
  • 无参构造方法

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-AYtDQ0ZT-1673321219762)(关于栈的存储结构与运行原理分析.assets/image-20230110112111380.png)]

  • 有参构造方法

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-qAywoO6K-1673321219762)(关于栈的存储结构与运行原理分析.assets/image-20230110112145675.png)]

  • 有参有返回值的静态方法

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-5iZ5ULVV-1673321219763)(关于栈的存储结构与运行原理分析.assets/image-20230110112440601.png)]

  • 有参无返回值的非静态方法

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-62z0uSat-1673321219764)(关于栈的存储结构与运行原理分析.assets/image-20230110112541026.png)]

main方法解析

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对于 main 方法

名称： 地址索引为 #18 方法名

该名来自于

描述符： 地址索引为 #19 形参为 java.lang.String 包路径下的 L (引用数据类型) 为 [(数组) String 返回值类型 V（void）

访问标志：[public static]

image-20230109212938163

操作数栈大深度：2 （与数据的类型有关是固定的 32bit的类型占用一个栈单位 64bit的类型占用两个栈单位）

局部变量大槽数： 5 （局部变量的个数，一个局部变量占用栈帧的一个槽位）

字节码长度：表示字节码所占用的行数

比如该类中的 main 占用 25 行

0 bipush 10
 2 istore_1
 3 ldc2_w #2<20.0>6 dstore_2
 7 new #410 dup
11 invokespecial #5: ()V>14 astore 4
16 getstatic #619 ldc #721 invokevirtual #824 return

第一部分：

​ [0]LineNumberTable

​ Nr. 表示局部变量的所占槽位置

​ 起始PC 字节码所在行号

​ 行号 在源代码中的行号

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第二部分：

​ [1] LocalVariableTable

​ Nr. 表示局部变量的所占槽位

​ 起始PC 字节码所在行号 该局部变量的起始作用位置

​ 长度 25 + 0 = 25 （表示整个该方法的整个字节码的长度） 该字节码的结束作用位置

​ 序号 字节码

​ 名字 局部变量

​ 起始PC + 长度 = 局部变量的作用域范围

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槽 一个局部变量占用一个槽位
局部变量表实际上在我们的内存结构上是以 数组的形式进行存储的

局部变量的重复利用
public class MyStackTest {public void test() {int i = 0;
        {int b = 0;
            b = i + 1;
        }
        int c = 0;
        c = i + 1;
    }
}

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可以看到代码块中的变量 b 的起始PC为 4 结束长度为 4 整个作用域的大小为 8

可以看到在本地变量表中，有四个局部变量，分别是内部代码块中的 b , 非静态方法局部变量 this 以及其他两个定义变量 i 与 c ，但是 test 方法的局部变量的大槽数却是 3 也就是说给 test 方法所在栈帧中分配了 3 个局部变量的空间，这与本地局部变量表展现出来的结果出现了歧义。

那么为什么会出现这样的问题呢？

这是因为 内部代码块中代码作用域只是作用与代码块的内部，只是在编译期间起到作用，所以为了节省栈内空间就未给栈帧中局部变量分配槽位。
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本文标题：关于栈的存储结构与运行原理分析-创新互联
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