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虚拟机栈(二)

时间:2021-04-28 19:10:09      阅读:21      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

1.操作数栈(Operand Stack)

  • 每个独立的栈帧中除了包含局部变量表以外,还包含一个后进先出(Last-In-First-Out)的操作数栈,也可以称之为表达式栈(Expression Stack)。
  • 操作数栈,在方法执行的过程中,根据字节码指令,往栈中写入数据或提取数据,即入栈(push)/出栈(pop)。
    • 某些字节码指令将值压入操作数栈,其余的字节码将操作数取出栈。使用它们后再把结果压入栈。
    • 比如:执行复制,交换,求和等操作。
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举例说明:
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  • 操作数栈,主要用于保存计算过程的中间结果,同时作为计算过程中变量临时的存储空间。
  • 操作数栈就是JVM执行引擎的一个工作区,当一个方法刚开始执行的时候,一个新的栈帧也会随之被创建出来,这个方法的操作数栈是空的。
  • 每一个操作数栈都会拥有一个明确的栈深度用于存储数值,其所需的最大深度在编译期就定义好了,保存在方法的Code属性中,为max_stack的值。
  • 栈中的任何一个元素都是可以任意的JAVA数据类型。
    32bit的类型占用一个栈单位深度
    64bit的类型占用两个栈单位深度
  • 操作数栈并非采用访问索引的方式来进行数据访问的,而只能通过标准的入栈(push)和出栈(pop)操作来完成一次数据访问。
  • 如果被调用的方法带有返回值的话,其返回值将会被压入当前栈帧的操作数栈中,并更新PC寄存器中下一条需要执行的字节码指令。
  • 操作数栈中元素的数据类型必须与字节码指令的序列严格匹配,这由编译器在编译器期间进行验证,同时在类加载过程中的类检验阶段的数据流分析阶段要再次验证。
  • 另外,我们说Java虚拟机的解释引擎是基于栈的执行引擎,其中的栈指的是操作数栈。

2.栈顶缓存技术(Top-of-Stack Cashing)
前面提到,基于栈式架构的虚拟机所使用的零地址指令更加紧凑,但完成一项操作的时候必然需要使用更多的入栈和出栈指令,这同时也就意味着将需要更多的指令分派次数和内存读/写次数。
由于操作数栈是存储在内存中的,频繁的进行读/写操作势必会影响到执行速度。为了解决这个问题,HotSpot JVM的设计者们提出了栈顶缓存技术,将栈顶元素全部缓存在物理CPU的寄存器中,以此降低对内存的读/写次数,提升执行引擎的执行效率。

3.动态链接(Dynamic Linking)

  • 每一个栈帧内部都包含一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用。包含这个引用的目的就是为了支持当前方法的代码能够实现动态链接。比如:invokedynamic指令。
  • 在JAVA源文件被编译到字节码文件中时,所有的变量和方法引用都作为符号引用保存在class文件的常量池里。比如:描述一个方法调用了另外的其他方法时,就是通过常量池中指向方法的符号引用来表示的,那么动态链接的作用就是为了将这些符号引用转换为调用方法的直接引用。
    下面是一张常量池方法引用图例:

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不过,我们为什么要使用常量池呢?
原因在于:常量池的作用,就是为了提供一些符号和常量,便于指令的识别。

虚拟机栈(二)

原文:https://www.cnblogs.com/yizhipangmayuan/p/14708540.html

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