前言
在学习JVM这个系列文章中，已经讲解了JVM规范、Class文件格式以及如何阅读字节码、ASM字节码处理、类的生命周期及自定义类加载器等。本篇介绍字节码执行引擎，理解java程序在实际运行中涉及到的栈帧的结构，局部变量存储，操作数存储，动态分派等内容
如果你对JVM、字节码、Class文件格式、ASM字节码处理、类加载及自定义类加载器、内存分配有兴趣的话，可以看之前的文章哈，相信会收获更多哦
Android工程师学习JVM(四)-类加载、连接、初始化、卸载
Android工程师学习JVM(二)-教你阅读Java字节码
1、字节码执行引擎概述
JVM的字节码执行引擎，功能基本就是输入字节码后对字节码进行解析并处理，最后输出执行的结果
当前实现方式有两种，一种是通过解释器直接解释执行字节码，第二种是通过即时编译器产生本地代码，也就是编译执行。有可能两种都存在，这部分涉及到虚拟机的实现，有可能执行次数较少的采用解释执行，执行次数较多的采用编译执行，能使性能在一定程度上得到优化。
2、栈帧
在上篇文章我们第一次介绍到Java虚拟机栈中每个方法是一个栈帧。本小结将细致介绍栈帧。
2.1、栈帧概述
栈帧是用于支持JVM进行方法调用和方法执行的数据结构，栈帧随着方法调用而创建，随着方法结束而销毁。栈帧里面存储了方法的局部变量、操作数栈、动态链接、方法返回地址等信息
栈帧及帧栈模型如下图：
上一篇文章我们讲到栈是线程私有的，在这里可以进行加深理解。当方法调用时，方法相关的栈帧进栈，调用完成后出栈。一个一个的栈帧实际上就可以等同于程序的运行，每个线程独立运行自己的逻辑，也就很好理解每个线程有自己独立的帧栈了哈。下面我们来着重介绍栈帧中的具体内容。相信看完后就能大致体会到是程序是如何执行的
2.2、局部变量表
局部变量表：用来存放方法参数和方法内部定义的局部变量的存储空间
1、局部变量表存储是以变量槽slot为单位，目前一个slot存放32位以内的数据类型，对于超过32位的，放多个槽位，如double放2个槽位
2、对于实例方法，第0位slot存放的是this，然后从1到n，依次分配给参数列表
3、分配slot时，是根据方法体内部定义的变量顺序和作用域来分配的
下面从实际案例看下：
public class Test {
public int add(int a, int b) {
int c = a + b;
return a+b+c;
}
}
编译成class字节码后，使用javap -v Test.class命令，从汇编看add方法字节码如下：
从图中看，最后的LocalVariableTable就是我们上文介绍的局部变量表。可以看到，当前有四个槽位，第0个槽位放的是this，第1和第2个槽位是方法参数a和b。第3个槽位存放方法中的局部变量c，是有顺序的安排的。
再看一下汇编代码中Code部分，这部分就是我们写的代码在字节码中的体现。
0: iload_1------------------加载第1个局部变量
1: iload_2------------------加载第2个局部变量
2: iadd------------------将第一个局部变量和第二个局部变量相加
3: istore_3------------------将相加的结果存储到第三个局部变量
//也就对应我们的代码c=a+b
也就是说，局部变量表就是用来存储方法参数和方法内局部变量的。但是在a+b+c中，我们看汇编实际执行时，加载了a,b执行了a+b,然后加载c，再执行一次加法。那这中间a+b的结果并不是我们的局部变量，这又是怎么进行的呢？这就需要了解操作数栈的知识了，这块将在下个章节介绍。
slot这部分还有个复用的特点需要着重介绍一下，有时候一些奇怪的现象就是复用导致的。
public static void main(String[] args) {
{
byte[] bs = new byte[2*1024*1024];
}
//这行代码有无会影响到bs的内存是否能释放
//int a = 1;
System.gc();
System.out.println("totalMemory===" + Runtime.getRuntime().totalMemory()/1024.0/1024.0);
System.out.println("freeMemory===" + Runtime.getRuntime().freeMemory()/1024.0/1024.0);
System.out.println("maxMemory===" + Runtime.getRuntime().maxMemory()/1024.0/1024.0);
}
运行这段程序之前，先配置下打印GC日志，配置方式为：
多次测试注释掉a=1的情况，得到的内存结果都类似，选取其中一次，情况如下：
totalMemory===123.0
freeMemory===120.07547760009766
maxMemory===1820.5
程序大概占用了3M空间，bs这块内存是一直没有释放的。这里的内存和我的机器有关的，只需关注大体情况哈
把int a = 1这行代码的注释去掉。运行结果：
totalMemory===123.0
freeMemory===122.07544708251953
maxMemory===1820.5
bs占用的2M被gc回收了~，多次测试的结果都是一致的。为什么呢？？？？为啥写个a=1居然影响了gc。
实际上是因为slot是复用的，当出了bs的作用域后，它的槽位可以被复用。
在注释掉a=1的情况下，它依然指向了2M的内存空间，那么2M的内存空间依然有引用存在，不能回收。
在去掉注释a=1的情况下，a复用了bs的槽位，那么2M的空间没有引用了，可以被回收。内存就释放掉了。
是不是很神奇呢？所以我们常说当大数据不用了要置位为null，是很有道理的。在上面的情况下，把bs=null写上才是最佳做法哈。
2.3、操作数栈
操作数栈：用来存放方法运行期间，各个指令操作的数据
还是用这个案例：
0: iload_1------------------加载第1个局部变量
1: iload_2------------------加载第2个局部变量
2: iadd------------------将第一个局部变量和第二个局部变量相加
3: istore_3------------------将相加的结果存储到第三个局部变量
这里的加载第1个局部变量，实际上说的就是将第1个局部变量放到操作数栈当中去，再次翻译一下这段代码，以操作数栈的角度来看
0: iload_1------------------将局部变量1压入栈
1: iload_2------------------将局部变量2压入栈
2: iadd------------------弹出栈中两个数相加，并将结果压入栈
3: istore_3------------------将栈顶的值出栈，赋值给第3个局部变量
4: iload_1------------------将局部变量1压入栈
5: iload_2------------------将局部变量2压入栈
6: iadd------------------弹出栈中两个数相加，并将结果压入栈
7: iload_3------------------将局部变量3压入栈
8: iadd------------------弹出栈中两个数相加，并将结果压入栈
9: ireturn------------------将栈顶的值出栈，返回结果
2.4、动态链接
每个栈帧持有一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用，以支持方法调用过程的动态链接
那么虚拟机是如何查找程序运行时的方法的呢？程序中我们经常会重载方法，重写方法。
方法调用：方法调用就是确定具体调用哪一个方法，并不涉及方法内部的执行流程
一般有两种情况：
1、部分方法是直接在类加载的解析阶段，就确定了直接引用关系。如静态方法，私有方法，父类方法
2、对于实例方法，也称虚方法，因为重载和多态，需要运行期动态委派
对应这两种情况又有两种定位方法的方法：
1、静态分派：依赖于静态类型来定位方法执行版本的分派方法，如：方法重载
2、动态分派：根据运行时的实际类型来定位方法执行版本的分派方式，比如方法重写
2.5、方法返回地址
指的是方法执行后返回的地址。
public static void main(String[] args) {
Test test = new Test();
//test.add方法执行后要返回main方法这里，才能够继续往下执行System.out.println执行打印结果
int result = test.add(1, 2);
System.out.println("result == " + result);
}
3、小结
字节码执行引擎这部分最重要的知识就是理解栈帧了。本篇需要重点理解的知识有：
1、帧栈和栈帧的关系
2、栈帧数据结构包含哪些内容
3、局部变量表的作用以及操作数栈的作用，这两者的区别
4、虚拟机中的方法调用，这块主要学习几个概念，如静态分派，动态分派等
