【JVM】JVM内存结构之——栈帧内部结构原理分析

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2023-09-29 14:06 15阅读 0赞

#### 目录 ####

*  1. 局部变量表
 *  2. Slot（变量槽--index）
 *  3. jclasslib分析字节码
 *  4. 变量槽的复用
 *  5. This底层原理
 *  6. 局部变量表总结
 *  7. 操作数栈分析
 *  8. ++i与i++的底层原理
 *  9. 栈溢出
 *  10. 动态链接
 *  11. 方法出口

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![在这里插入图片描述][d1e6e6d0b655406da77f09b94e1304e1.png]

## 1. 局部变量表 ##

public static void main(String[] args) {
        
        String str = "demo01";
        int j = 20;
        double d = 66.66;
        boolean b = true;
    }

局部变量表中的变量只在当前方法调用中有效。在方法执行时，虚拟机通过使用局部变量表完成参数值到参数变量列表的传递过程。当方法调用结束后，随着方法栈帧的销毁，局部变量表也会随之销毁。

## 2. Slot（变量槽–index） ##

局部变量表最基本的存储单元就是变量槽。  
在局部变量表里，32位以内的类型只占用一个slot (包括returnAddress类型)，64位的类型(long和double)占用两个slot。  
注意：short，byte，boolean等数据也占用一个变量槽，因为jvm会在存储时将上述变量转为int类型（变量槽是最基本存储单元，无法分割，只能整个使用）。

![在这里插入图片描述][9888b71097734c838193c5cbb679418a.png]  
JVM会为局部变量表中每一个变量分配变量槽，并记录其的存储位置，比如main函数方法传递了String \[\] args 数组 变量args就存储在index为0的变量槽中，变量d因为为64位，需要占用两个变量槽（3和4），变量b因为D占用了两个变量槽，所以直接从index5处开始存储。  
![在这里插入图片描述][25556ad6867f49829c68a956ab104ef2.png]

## 3. jclasslib分析字节码 ##

1.  idea 安装使用  
    打开idea 中的settings > plugins 搜索 jclasslib 插件 进行安装 重启生效  
    重启后点击view > 选择show bytecode with jclasslib
2.  jclasslib git地址：https://github.com/ingokegel/jclasslib  
    ![在这里插入图片描述][55ce06688df54f548c3c1695e6b99c7f.png]  
    ![在这里插入图片描述][f87e0937d7934ecc9bb95f5a2c6041f9.png]

## 4. 变量槽的复用 ##

public static void demo002() {
        
        int a = 0;
        {
        
            int b=30;
            System.out.println("demo01");
        }
        int c = 0;
    }

![在这里插入图片描述][cd27797b27364885b44a40d1f6ca86ab.png]  
此处原因就是JVM对变量槽有一个复用性为，当变量b超出其作用域后不再生效，所以变量c直接占据了b的位置，所以局部变量表中会少一个位置。

## 5. This底层原理 ##

如果当前的方法是实例方法或者是构造方法，则jvm默认会在局部变量表中创建 一个  
当前对象 变量名称为 this， 存入在我们当前方法对应的局部表 第0个位置 这样我们就可以在实例方法中 使用 this，静态方法不会。  
代码演示：

public void demo() {
        
        int j = 20;
    }

![在这里插入图片描述][d648c5e2dd7a4f55b4ce14ece5445636.png]

## 6. 局部变量表总结 ##

局部变量表只对已确定一定有值的变量和方法参数进行记录，在程序执行中得以直接使用，存储在量变槽中，如果是long和double，则需要占用两个变量槽，实例方法和构造方法会自动创建this变量，并且如果代码块结束（作用域结束），jvm会对变量槽有一个复用的行为，以便于节省空间。

## 7. 操作数栈分析 ##

相关代码：

public int compute() {
        
        int a = 10;
        int b = 20;
        int c = (a + b) * 10;
        return c;
    }

iconst\_0：将int类型的0值压入操作数栈  
istore\_1： 弹出操作数栈顶的值赋给局部变量表下标为1的变量  
iload\_1： 将局部变量表下标为1的位置存储的值压入操作数栈  
iinc 1 by 1：取局部变量表下标为1的位置存储的值加上1  
istore\_1：弹出操作数栈顶的值赋给局部变量表下标为1的变量

底层汇编代码:  
0: bipush 10 \#\# 将一个8位带符号整数压入栈  
2: istore\_1 局部变量表中槽1的位置存入10；  
3: bipush 20 \#\# 将一个8位带符号整数压入栈 20  
5: istore\_2 局部变量表中槽2的位置存入20；  
6: iload\_1 从局部变量表中槽1的位置 获取 变量a=10；  
7: iload\_2 从局部变量表中槽2的位置 获取 变量b=20；  
8: iadd iadd 执行int类型的加法 10+20  
9: bipush 将一个8位带符号整数压入栈 10  
11: imul imul 执行int类型的乘法30\*10  
12: istore\_3 局部变量表中槽3的位置存入300 c=300；  
13: iload\_3 最后返回局部变量表中槽3的位置  
14: ireturn

## 8. ++i与i++的底层原理 ##

i++是先赋值，然后再自增；++i是先自增，后赋值。

i++是直接在局部变量表加的，没有在操作数栈里运算  
I++ 与++i底层区别

I++ 先将局部变量表中的值 压入放入到操作数栈中  
，在直接对局部变量中做+1操作。  
\++i 先将局部变量表中的 值 做1+的操作，在将局部变量表中 加1  
之后的结果 压入到操作数栈中。

动态连接–常量池  
方法出口 定义异常

## 9. 栈溢出 ##

StackOverflowError（栈溢出）  
StackOverflowError代表的是，当栈深度超过虚拟机分配给线程的栈大小时就会出现此error。

public class StackOverFlow {
        
        private int i;
    
        public void plus() {
        
            i++;
            plus();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            StackOverFlow stackOverFlow = new StackOverFlow();
            try {
        
                stackOverFlow.plus();
            } catch (Error e) {
        
                System.out.println("Error:stack length:" + stackOverFlow.i);
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

## 10. 动态链接 ##

动态链接: 每个栈帧都保存了 一个可以指向当前方法所在类的 运行时常量池, 目的是: 当前方法中如果需要调用其他方法的时候, 能够从运行时常量池中找到对应的符号引用, 然后将符号引用转换为直接引用,然后就能直接调用对应方法, 这就是动态链接

## 11. 方法出口 ##

方法返回地址

[d1e6e6d0b655406da77f09b94e1304e1.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/d1e6e6d0b655406da77f09b94e1304e1.png
[9888b71097734c838193c5cbb679418a.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/9888b71097734c838193c5cbb679418a.png
[25556ad6867f49829c68a956ab104ef2.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/25556ad6867f49829c68a956ab104ef2.png
[55ce06688df54f548c3c1695e6b99c7f.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/55ce06688df54f548c3c1695e6b99c7f.png
[f87e0937d7934ecc9bb95f5a2c6041f9.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/f87e0937d7934ecc9bb95f5a2c6041f9.png
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