java虚拟机规范-运行时栈帧

前言

java虚拟机是java跨平台的基石，本文的描述以jdk7.0为准，其他版本可能会有一些微调。

引用

• java虚拟机规范
• java虚拟机规范-运行时数据区
• java内存运行时的栈帧结构
• java code to byte code

栈帧

• 每当一个java方法被执行时都会在虚拟机中新创建一个栈帧，方法调用结束后即被销毁。
• 栈帧存储空间为虚拟机栈，每一个栈帧都有自己的局部变量表、操作数栈和指向当前方法所属的类的运行时常量池的引用。
• 在每个线程中，只有目前正在执行的那个方法的栈帧是活动的。这个栈帧就称为当前栈帧（current frame），这个栈帧对应的方法称之为当前方法（current method）。定义这个方法的类就称之为当前类（current class）。对局部变量表和操作数栈的各种操作，通常都指的是对当前栈帧的局部变量表和操作数栈进行的操作。如下图所示，
• 

变量

局部变量

• 每一个栈帧包含一组局部变量，这组局部变量中包含了方法运行时所需要的所有的变量（含this引用）、方法参数和其他定义的局部变量。局部变量的类型包括以下几种：
  • boolean
  • byte
  • char
  • short
  • int
  • float
  • reference
  • returnAddress
  • long
  • double
• 除了long和double外，其他所有的变量在局部变量表中都只占一个槽位（slot），而long和double占2个槽位。
• 特别值得一提的是，当一个实例方法被调用的时候，局部变量表中的第0个局部变量一定是用来存储被调用的实例方法所在的对象引用。（this关键字，可以参考下面示例中的字节码截图），后续的其他参数将会传递至从1开始的局部变量表位置上。
• 示例：
  • 以下图中的代码为例：
  • 
  • 对应的字节码如下：
  • 
  • 具体的操作流程示意：
  • 
  • 
• 释义：
  • 从上图中我们可以看出例如int x=12,在jvm中对应着两个指令
    • bipush 10，bipush指令用于将一个byte作为一个整型数字插入到操作数栈中(oprand stack)，这里将10插入到操作数栈
    • istore_1，istore_1指令（实际上这个应该称之为操作码opcode，指令是指操作码加上操作数oprand）是istore_指令组中的一个，用于将一个整型数字存储到局部变量中,<n>代表的是局部变量表中的存储位置，同时只能为0，1，2，3；超过3了就只能使用istore指令。
  • 注意，istore_1操作码和istore 4指令两者的区别为
    • 前者只是一个操作码，只占一个单位的长度，后者是操作码和操作数组合的指令，占2个单位的长度。（注意看Code中每一行指令前面的数字）
• 思考：
  • 看了上图的字节码中可能有人会问，为什么还需要istore和iload这两个指令呢？这是因为栈本身不是用来存储数据的，而是用局部变量表来存储。局部变量通过索引寻址。