如何理解JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)程序計(jì)數(shù)器和棧

本篇內(nèi)容介紹了“如何理解JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)程序計(jì)數(shù)器和?！钡挠嘘P(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過(guò)程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來(lái)就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

程序計(jì)數(shù)器

JVM中的程序計(jì)數(shù)寄存器（Program Counter Register）中， Register 的命名源于CPU 的寄存器，寄存器存儲(chǔ)指令相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)信息。 CPU 只有把數(shù)據(jù)裝載到寄存器才能夠運(yùn)行。
舉例：
public int test() {
    int x = 0;
    int y = 1;
    return x + y;
}

虛擬機(jī)棧

棧的特點(diǎn)

1. 基本操作

2. 棧中存在垃圾回收嗎？
3. 棧中可能拋出的異常是什么？StackOverflowError？OutOfMemoryError？
4. 如何設(shè)置棧內(nèi)存的大??？ -Xss size (即：-XX:ThreadStackSize)
    一般默認(rèn)為512k-1024k，取決于操作系統(tǒng)。
 
 對(duì)應(yīng)的字節(jié)碼：
public int test();
    descriptor: ()I
 
    flags: ACC_PUBLIC
 
    Code:
      stack=2, locals=3, args_size=1
         0: iconst_0
         1: istore_1
         2: iconst_1
         3: istore_2
         4: iload_1
         5: iload_2
         6: iadd
         7: ireturn
 
      LineNumberTable:
        line 7: 0
        line 8: 2
        line 9: 4
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
 
            0       8     0  this   Lcom/alibaba/uc/TestClass;
            2       6     1     x   I
            4       4     2     y   I
 
 
為什么需要記錄當(dāng)前線程的執(zhí)行地址？
為什么PC寄存器是線程私有的？

棧楨（Stack Frame）

1. 方法和棧楨之間存在怎樣的關(guān)系？
   > 棧幀是一個(gè)內(nèi)存區(qū)塊，是一個(gè)數(shù)據(jù)集，維系著方法執(zhí)行過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)信息。

2. 棧楨的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

局部變量表：

1. 定義為一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)組，主要用于存儲(chǔ)方法參數(shù)和定義在方法體內(nèi)的局部變量

 
2. 這些數(shù)據(jù)類型包括各類基本數(shù)據(jù)類型、對(duì)象引用（reference），以及returnAddress類型
3. 存在線程安全問(wèn)題嗎？
4. 舉例
public class SlotTest {
    public void localVarl() {
        int a = 0;
        System.out.println(a);
        int b = 0;
    }

    public void localVar2() {
        {
            int a = 0;
            System.out.println(a);
        }
        //此時(shí)的b就會(huì)復(fù)用a的槽位
        int b = 0;
    }
}
 
5. 局部變量表中的變量也是重要的垃圾回收根節(jié)點(diǎn)，只要被局部變量表中直接或間接引用的對(duì)象都不會(huì)被回收。
 
 操作數(shù)棧：

1. 操作數(shù)棧，也稱為表達(dá)式棧，后進(jìn)先出。
2. 在方法執(zhí)行過(guò)程中，根據(jù)字節(jié)碼指令，往棧中寫入數(shù)據(jù)或提取數(shù)據(jù)，即入棧(push)/出棧(pop)。并非采用索引訪問(wèn)。
3. 舉例：
public void testAddOperation(){
    byte i = 15;
    int j = 8;
    int k = i + j;
}
4. 字節(jié)碼分析：

動(dòng)態(tài)鏈接：

動(dòng)態(tài)鏈接（或指向運(yùn)行時(shí)常量池的方法引用）
1. 每一個(gè)棧幀內(nèi)部包含一個(gè)指向運(yùn)行時(shí)常量池中該棧幀所屬方法的引用，包含這個(gè)引用的目的就是為了支持當(dāng)前方法的代碼能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)鏈接
2. 在java源文件被編譯到字節(jié)碼文件中時(shí)，所有的變量和方法引用都作為符號(hào)引用（Symbolic Reference）保存在class文件的常量池里。比如：描述一個(gè)方法調(diào)用了另外的其他方法時(shí)，就是通過(guò)常量池中指向方法的符號(hào)引用來(lái)表示的，那么動(dòng)態(tài)鏈接的作用就是為了將這些符號(hào)引用轉(zhuǎn)換為調(diào)用方法的直接引用。
3. 為什么需要常量池？

public class SimpleClass {
    public void sayHello() {
        System.out.println("hello");
    }
}
 
 

本地方法棧

Java 虛擬機(jī)棧用于管理Java 方法的調(diào)用，而本地方法棧用于管理本地方法的調(diào)用。
本地方法是使用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的。
它的具體做法是Native Method Stack中登記native方法，在Execution Engine 執(zhí)行時(shí)加載本地方法庫(kù)。

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