操作数栈
- 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的存储空间
- 操作数栈就是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,这个方法的操作数栈是空
- 每一个操作数栈都会拥有一个明确的栈深度用于存储数值,其所需的最大深度在编译器就定义好了,保存在方法的code属性中,为max_stack的值
- 栈中的任何一个元素都是可以任意的Java数据类型
- 操作数栈并非采用访问索引的方式进行数据访问的,而是只能通过标准入栈和出栈操作完成依此数据访问
- 如果被调用方法带有返回值的话,其返回值将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,这由编译器在编译器期间进行验证,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
- Java虚拟机的解释引擎是基于栈的执行引擎,其中的栈就是指操作数栈。
代码追踪
在即将执行方法是,操作数栈和局部变量表都是空的,PC寄存器记录了要执行的位置0,紧接着开始执行这个0,bipush是将15放入操作数栈当中,然后PC寄存器开始往下移,到2的位置,istore当中的i表示是int类型,即将存储在操作数栈中的int类型的数值15取出来,放到局部变量表中,istore_1中的1就是放入局部变量表的位置,即第一个位置,从1开始是因为第0个位置存放的是this.依此执行,直到6位置,iload_1即将局部变量表中的int类型第一个位置数值取出来,放入操作数栈中,入栈操作,iload_2即将局部变量表中的int类型第二个位置的数值,取出,压入操作数栈中,执行到8位置,iadd,将操作数栈的数值出栈进行加操作,通过执行引擎翻译成机器码指令,由CPU做运算。执行到9位置,istore_3将结果放入局部变量表第三个位置,执行结束return;
栈顶缓存技术
栈式架构的虚拟机所使用的零地址指令更加紧凑,但完成一项操作的时候必然需要使用更多的入栈和出栈指令,者同时也就意味着将需要更多的指令分派次数和内存读写次数。 由于操作数是存储在内存中的,因此频繁地执行内存读写操作必然会影响执行速度,为了解决这个问题,HotSpot JVM的设计者提出了栈顶缓存技术,将栈顶元素全部缓存在屋里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。