JVM栈帧内部结构-操作数栈

基本概念:

        操作数栈是基于数组的方式实现的。

        在方法执行过程中,根据字节指令,往栈中写入(入栈/push)数据或提取(出栈/pop)数据。

        某些字节码指令将值压入操作数栈,其余的字节码指令将操作数取出栈,使用它们后再把结果压入栈。(比如:复制,交换,求和等操作)

        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存储空间。

        操作数栈是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据,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。
        栈中任何一个元素都是可以任意的Java数据类型
            1) 32bit的类型占用一个单位深度。
            2) 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进行数据访问的,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。

操作数栈字节码指令执行分析:

栈顶缓存(Top-Of-Stack Cashing)技术

        由于栈式架构的虚拟机所使用的零地址指令更加紧凑,但完成一项操作时,需要更多的入栈和出栈指令,所以需要更多的指令分派(instruction dispatch)次数和内存读/写次数。

        操作数是存储在内存中的,频繁执行内存读/写操作影响执行速度,HotSpot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

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注