栈的存储结构和运行原理

心已赠人 2021-07-24 14:54 371阅读 0赞

# 一 栈中存储的是什么 #

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。

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）。方法和栈帧是一一对应的。

栈帧是一个内存区块，是一个数据集，维护着方法执行过程中的各种数据信息。

*  OOP的基本概念：类和对象
 *  类中基本结构：field（属性、字段、域）、method

JVM直接对Java栈的操作只有两个，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。

如果在该方法中调用了其他方法，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。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5ncWl1bWluZw_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

# 二 实战 #

## 1 代码 ##

/**
    * 1 栈帧
    * 2 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。不管使用哪种方式，都会导致栈帧被弹出。
    */
    public class StackFrameTest {
        // 正常返回
        public static void main(String[] args) {
            try {
                method01();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("main方法结束");
        }
        // 抛出异常返回
        public static int method01() {
            System.out.println("方法1的开始");
            int i = method02();
            System.out.println("方法1的结束");
            int k = 10/0;
            return i;
        }
        // 正常返回
        public static int method02() {
            System.out.println("方法2的开始");
            int i = method03();
            System.out.println("方法2的结束");
            return i;
        }
        // 正常返回
        public static int method03() {
            System.out.println("方法3的开始");
            int i = 30;
            System.out.println("方法3的结束");
            return i;
        }
    }

## 2 运行结果 ##

方法1的开始
    方法2的开始
    方法3的开始
    方法3的结束
    方法2的结束
    方法1的结束
    main方法结束
    java.lang.ArithmeticException: / by zero
        at com.atguigu.java.chapter05.StackFrameTest.method01(StackFrameTest.java:22)
        at com.atguigu.java.chapter05.StackFrameTest.main(StackFrameTest.java:11)

# 3 说明 #

a 满足栈先进后出的概念，通过 Idea 的 DEBUG，能够看到栈以及栈帧信息。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoZW5ncWl1bWluZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

# 三 栈运行原理 #

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。

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。不管使用哪种方式，都会导致栈帧被弹出。

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