系列六、JVM的内存结构【栈】

news2024/10/7 8:26:11

一、产生背景

由于跨平台性的设计，Java的指令都是根据栈来设计的，不同平台的CPU架构不同，所以不能设计为基于寄存器的。

二、概述

栈也叫栈内存，主管Java程序的运行，是在线程创建时创建，线程销毁时销毁，它的生命周期是跟随线程的生命周期，线程结束，栈内存也就释放，对于栈来说不存在垃圾回收，只要线程一结束该栈就over，生命周期和线程一致，是线程私有的。8种基本类型的变量+对象的引用变量+实例方法都是在函数的栈内存中分配。

三、特点

（1）栈是一种快速有效的分配存储方式，访问速度仅次于程序计数器；

（2）JVM直接对Java栈的操作只有2个，即：

a、每个方法执行，伴随着进栈、出栈操作；

b、方法结束后，执行出栈操作；

（3）对于栈来说，不存在垃圾回收工作；

四、栈中存什么

8中基本数据类型 + 对象的引用变量 + 实例方法。
byte、short、int、long、float、double、boolean、char

五、栈帧中存什么

栈中主要保存3种数据，即：

        本地变量（Local Variables）：输入参数和输出参数，以及方法内的变量；

        栈操作（Operand Stack）：记录出栈、入栈的操作；

        栈帧数据（Frame Data）：包括类文件、方法等

备注：java中的方法进入虚拟机后叫做栈帧。

六、栈的运行原理

栈中的数据都是以栈帧（Stack Frame）的格式存在，栈帧是一个内存区块，是一个数据集，是一个有关方法(Method)和运行期数据的数据集，当一个方法A被调用时就产生了一个栈帧 F1，并被压入到栈中，A方法又调用了 B方法，于是产生栈帧 F2 也被压入栈，B方法又调用了 C方法，于是产生栈帧 F3 也被压入栈，……执行完毕后，先弹出F3栈帧，再弹出F2栈帧，再弹出F1栈帧……遵循“先进后出”/“后进先出”原则。每个方法执行的同时都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息，每一个方法从调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机中入栈到出栈的过程。栈的大小和具体JVM的实现有关，通常在256K~756K之间,约等于1MB左右。

七、栈中常见的异常 & 如何设置栈大小

7.1、概述

Java虚拟机规范允许Java栈的大小是动态的或者固定不变；

如果采用固定大小的Java虚拟机栈，那每一个线程的Java虚拟机栈容量可以在线程创建时独立选定，如果线程请求分配的栈容量超过Java虚拟机栈允许的最大容量，将会抛出异常

StackOverflowError异常；

如果Java虚拟机栈可以动态扩展，并且在尝试扩展时无法申请到足够的内存，或者在创建新的线程时没有足够的内存去创建对应的虚拟机栈，那么Java虚拟机将抛出异常

OutOfMemoryError异常（是一个错误）；

7.2、默认情况下栈的大小

/**
 * @Author : 一叶浮萍归大海
 * @Date: 2023/11/16 18:55
 * @Description: 默认情况下栈的大小
 */
public class StackMainApp {

    private int stackLength = 1;

    public void stackLeak() {
        stackLength++;
        stackLeak();
    }

    public static void main(String[] args) {
        StackMainApp stackMainApp = new StackMainApp();
        try {
            stackMainApp.stackLeak();
        } catch (Throwable e) {
            System.out.println("stackLength = " + stackMainApp.stackLength);
            e.printStackTrace();
        }
    }

}