Java虚拟机栈介绍
与程序计数器一样,Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stack)也是线程私有的,它的生命周期 与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的线程内存模型:每个方法被执行的时候,Java虚拟机都 会同步创建一个栈帧[1](Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信 息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到
与程序计数器一样,Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stack)也是线程私有的,它的生命周期 与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的线程内存模型:每个方法被执行的时候,Java虚拟机都 会同步创建一个栈帧[1](Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信 息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
经常有人把Java内存区域笼统地划分为堆内存(Heap)和栈内存(Stack),这种划分方式直接继 承自传统的C、C++程序的内存布局结构,在Java语言里就显得有些粗糙了,实际的内存区域划分要比 这更复杂。不过这种划分方式的流行也间接说明了程序员最关注的、与对象内存分配关系最密切的区 域是“堆”和“栈”两块。其中,“堆”在稍后笔者会专门讲述,而“栈”通常就是指这里讲的虚拟机栈,或 者更多的情况下只是指虚拟机栈中局部变量表部分。
局部变量表存放了编译期可知的各种Java虚拟机基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、 float、long、double)、对象引用(reference类型,它并不等同于对象本身,可能是一个指向对象起始 地址的引用指针,也可能是指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置)和returnAddress 类型(指向了一条字节码指令的地址)。
这些数据类型在局部变量表中的存储空间以局部变量槽(Slot)来表示,其中64位长度的long和 double类型的数据会占用两个变量槽,其余的数据类型只占用一个。局部变量表所需的内存空间在编 译期间完成分配,当进入一个方法时,这个方法需要在栈帧中分配多大的局部变量空间是完全确定 的,在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。请读者注意,这里说的“大小”是指变量槽的数量, 虚拟机真正使用多大的内存空间(譬如按照1个变量槽占用32个比特、64个比特,或者更多)来实现一 个变量槽,这是完全由具体的虚拟机实现自行决定的事情。
在《Java虚拟机规范》中,对这个内存区域规定了两类异常状况:如果线程请求的栈深度大于虚 拟机所允许的深度,将抛出StackOverflowError异常;如果Java虚拟机栈容量可以动态扩展[2],当栈扩 展时无法申请到足够的内存会抛出OutOfMemoryError异常。
[1] 栈帧是方法运行期很重要的基础数据结构,在本书的第8章中还会对帧进行详细讲解。 [2] HotSpot虚拟机的栈容量是不可以动态扩展的,以前的Classic虚拟机倒是可以。所以在HotSpot虚拟 机上是不会由于虚拟机栈无法扩展而导致OutOfMemoryError异常——只要线程申请栈空间成功了就不 会有OOM,但是如果申请时就失败,仍然是会出现OOM异常的,后面的实战中笔者也演示了这种情 况。本书第2版时这里的描述是有误的,请阅读过第2版的读者特别注意
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