虛擬機棧(JVM Stack)
虛擬機棧(Java Virtual Machine Stack),早期也叫Java棧,每個線程在創(chuàng)建時都會創(chuàng)建一個虛擬機棧,其內(nèi)部保存一個個的棧幀(Stack Frame),對應著一次次的Java方法調(diào)用。
虛擬機棧的作用:主管Java程序的運行,它保存方法的局部變量、部分結果,并參與方法的調(diào)用和返回。
每個方法被執(zhí)行的時候都會創(chuàng)建一個”棧幀”,用于存儲局部變量表(包括參數(shù))、操作棧、方法出口等信息。
每個方法被調(diào)用到執(zhí)行完的過程,就對應著一個棧幀在虛擬機棧中從入棧到出棧的過程。
棧幀(Stack Frame) 是用于虛擬機執(zhí)行時方法調(diào)用和方法執(zhí)行時的數(shù)據(jù)結構,它是虛擬棧的基本元素,棧幀由局部變量區(qū)、操作數(shù)棧等組成,如下圖所示:
每一個方法從調(diào)用到方法返回都對應著一個棧幀入棧出棧的過程。最頂部的棧幀稱為當前棧幀,棧幀所關聯(lián)的方法稱為當前方法,定義這個方法的類稱為當前類,該線程中,虛擬機有且也只會對當前棧幀進行操作。
棧幀的作用有存儲數(shù)據(jù),部分過程結果,處理動態(tài)鏈接,方法返回值和異常分派。
每一個棧幀包含的內(nèi)容有局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接、方法返回地址和一些額外的附加信息。在編譯代碼時,棧幀需要多大的局部變量表,多深的操作數(shù)棧都可以完全確定的,并寫入到方法表的code屬性中。
本地方法棧(Native Stack)
本地方法棧(Native Method Stacks)與虛擬機棧所發(fā)揮的作用是非常相似的,其區(qū)別不過是虛擬機棧為虛擬機執(zhí)行Java 方法(也就是字節(jié)碼)服務,而本地方法棧則是為虛擬機使用到的Native 方法服務。
虛擬機規(guī)范中對本地方法棧中的方法使用的語言、使用方式與數(shù)據(jù)結構并沒有強制規(guī)定,因此具體的虛擬機可以自由實現(xiàn)它。
甚至有的虛擬機(譬如Sun HotSpot 虛擬機)直接就把本地方法棧和虛擬機棧合二為一。
與虛擬機棧一樣,本地方法棧區(qū)域也會拋出StackOverflowError 和OutOfMemoryError異常。
程序計數(shù)器(PC Register)
在JVM的概念模型里,字節(jié)碼解釋器工作時就是通過改變這個計數(shù)器的值來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令。
分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、異常處理、線程恢復等基礎功能都需要依賴這個計數(shù)器來完成。
JVM的多線程是通過線程輪流切換并分配處理器執(zhí)行時間的方式來實現(xiàn)的,為了各條線程之間的切換后計數(shù)器能恢復到正確的執(zhí)行位置,所以每條線程都會有一個獨立的程序計數(shù)器。
當線程正在執(zhí)行一個Java方法,程序計數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的JVM字節(jié)碼指令的地址;如果正在執(zhí)行的是一個Native(本地方法),那么這個計數(shù)器的值則為空(Underfined)。
程序計數(shù)器占用的內(nèi)存空間很少,也是唯一一個在JVM規(guī)范中沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError(內(nèi)存不足錯誤)的區(qū)域。
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