Java虚拟机的运行时数据区

Java虚拟机把存放各式各样数据的内存区域叫作运行时数据区。运行时数据区分成两类：

一类时多线程共享的，一类时线程私有的。多线程共享的数据在Java虚拟机启动时创建好，在Java虚拟机退出时销毁。线程私有的运行时数据区在创建线程时创建，在线程退出时销毁。

多线程共享的区域包括类和实例对象，实例对象保存在堆中，类保存在方法区中，其中类数据包含了类的方法、字段、方法字节码还有常量池信息。

线程私有的区域包括了PC（程序计数器）和java虚拟机栈，Java虚拟机栈又由栈帧构成，帧保存了局部变量和操作数栈信息。任意时刻，某个线程肯定是执行某一个方法，这个方法叫作该线程的当前方法；执行该方法的帧叫作当前帧。

java虚拟机支持操作的数据类型

如上图所示，java虚拟机可支持的数据类型包括了两类，一类是基本类型，一类是引用类型

基本类型包含了布尔类型和数字类型，数字类型包括了整数类型和浮点数类型。

引用类型包括了类类型、接口类型、数组类型。其中类类型引用指向类实例，数组类型引用指向数组实例，接口类型引用指向实现了该接口的类或者数组实例。

go语言提供了非常丰富的数据类型，这些基本类型，和Java虚拟机的数据类型之间建立了一定的映射关系。

实现运行时数据区

按照前面的描述，定义Thread结构体：

type Thread struct {
    pc int //程序计数器
    stack *Stack //Java虚拟机栈
}

Java虚拟机规范对于Java虚拟机栈的约束相当宽松。虚拟机栈可以时连续的空间，也可以时不连续的，可以时固定大小，也可以时在运行时动态扩展。

如果执行线程需要的栈空间超出了限制，则会导致StackOverflowError异常抛出。如果Java虚拟机可以动态扩展，但是内存已经耗尽，会导致OutOfMemoryError异常抛出。

对于Java虚拟机栈，我们常用链表数据结构来实现，这样栈就可以按需使用内存空间，而且弹出来的帧可以被Go的垃圾收集器回收。定义Stack结构体如下所示：

type Stack struct {
    maxSize uint //栈的最大大小
    size uint //当前大小
    _top *Frame //保存栈顶指针
}

定义虚拟机中的帧如下所示的结构体：

type Frame struct {
    lower *Frame //用于实现链式栈
    localVars LocalVars //局部变量表
    operandStack *OperandStack  //操作数栈
}

定义局部变量表如下所示：

type LocalVars []Slot
type Slot struct {
    num int32 //用来保存基本数据类型
    ref *Object //用来保存引用类型
}
type Object struct {
}

定义操作数栈OperandStack如下所示：

type OperandStack struct {
    size uint //记录栈顶的位置
    slots []Slot //
}

具体实现见github