Java開發(fā)中，每當(dāng)我們在程序中使用new生成一個(gè)對(duì)象，對(duì)象的引用存放在棧里，而對(duì)象是存放在堆里的?？梢钥闯鰲Ｔ贘ava核心的重要位置。今天我們就繼續(xù)深入Java核心這個(gè)系列，為您介紹Java中的棧、局部變量及其之間的關(guān)系。

深入Java核心：Java內(nèi)存分配原理精講  探秘Java垃圾回收機(jī)制  Java中多態(tài)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制 

Java中的棧

每當(dāng)啟用一個(gè)線程時(shí)，JVM就為他分配一個(gè)Java棧，棧是以幀為單位保存當(dāng)前線程的運(yùn)行狀態(tài)。某個(gè)線程正在執(zhí)行的方法稱為當(dāng)前方法，當(dāng)前方法使用的棧幀稱為當(dāng)前幀，當(dāng)前方法所屬的類稱為當(dāng)前類，當(dāng)前類的常量池稱為當(dāng)前常量池。當(dāng)線程執(zhí)行一個(gè)方法時(shí)，它會(huì)跟蹤當(dāng)前常量池。

每當(dāng)線程調(diào)用一個(gè)Java方法時(shí)，JVM就會(huì)在該線程對(duì)應(yīng)的棧中壓入一個(gè)幀，這個(gè)幀自然就成了當(dāng)前幀。當(dāng)執(zhí)行這個(gè)方法時(shí)，它使用這個(gè)幀來存儲(chǔ)參數(shù)、局部變量、中間運(yùn)算結(jié)果等等。

Java棧上的所有數(shù)據(jù)都是私有的。任何線程都不能訪問另一個(gè)線程的棧數(shù)據(jù)。所以我們不用考慮多線程情況下棧數(shù)據(jù)訪問同步的情況。

像方法區(qū)和堆一樣，Java棧和幀在內(nèi)存中也不必是連續(xù)的,幀可以分布在連續(xù)的棧里，也可以分布在堆里

Java棧的組成元素——棧幀

棧幀由三部分組成：局部變量區(qū)、操作數(shù)棧、幀數(shù)據(jù)區(qū)。局部變量區(qū)和操作數(shù)棧的大小要視對(duì)應(yīng)的方法而定，他們是按字長計(jì)算的。但調(diào)用一個(gè)方法時(shí)，它從類型信息中得到此方法局部變量區(qū)和操作數(shù)棧大小，并據(jù)此分配棧內(nèi)存，然后壓入Java棧。

局部變量區(qū) 局部變量區(qū)被組織為以一個(gè)字長為單位、從0開始計(jì)數(shù)的數(shù)組，類型為short、byte和char的值在存入數(shù)組前要被轉(zhuǎn)換成int值，而long和double在數(shù)組中占據(jù)連續(xù)的兩項(xiàng)，在訪問局部變量中的long或double時(shí)，只需取出連續(xù)兩項(xiàng)的***項(xiàng)的索引值即可,如某個(gè)long值在局部變量區(qū)中占據(jù)的索引時(shí)3、4項(xiàng)，取值時(shí)，指令只需取索引為3的long值即可。

下面就看個(gè)例子，好讓大家對(duì)局部變量區(qū)有更深刻的認(rèn)識(shí)。這個(gè)圖來自《深入JVM》：

public static int runClassMethod(int i,long l,float f,double d,Object o,byte b) {     
        return 0;     
    }     
         
    public int runInstanceMethod(char c,double d,short s,boolean b) {     
        return 0;     
    }    

上面代碼片的方法參數(shù)和局部變量在局部變量區(qū)中的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如下圖：

上面這個(gè)圖沒什么好說的，大家看看就會(huì)懂。但是，在這個(gè)圖里，有一點(diǎn)需要注意：

runInstanceMethod的局部變量區(qū)***項(xiàng)是個(gè)reference（引用），它指定的就是對(duì)象本身的引用，也就是我們常用的this,但是在runClassMethod方法中，沒這個(gè)引用，那是因?yàn)閞unClassMethod是個(gè)靜態(tài)方法。#p#

操作數(shù)棧和局部變量區(qū)一樣，操作數(shù)棧也被組織成一個(gè)以字長為單位的數(shù)組。但和前者不同的是，它不是通過索引來訪問的，而是通過入棧和出棧來訪問的?？砂巡僮鲾?shù)棧理解為存儲(chǔ)計(jì)算時(shí)，臨時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域。下面我們通過一段簡短的程序片段外加一幅圖片來了解下操作數(shù)棧的作用。

int a = 100;

int b = 98;

int c = a+b;

從圖中可以得出：操作數(shù)棧其實(shí)就是個(gè)臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域，它是通過入棧和出棧來進(jìn)行操作的。

幀數(shù)據(jù)區(qū)除了局部變量區(qū)和操作數(shù)棧外，Java棧幀還需要一些數(shù)據(jù)來支持常量池解析、正常方法返回以及異常派發(fā)機(jī)制。這些數(shù)據(jù)都保存在Java棧幀的幀數(shù)據(jù)區(qū)中。
當(dāng)JVM執(zhí)行到需要常量池?cái)?shù)據(jù)的指令時(shí)，它都會(huì)通過幀數(shù)據(jù)區(qū)中指向常量池的指針來訪問它。

除了處理常量池解析外，幀里的數(shù)據(jù)還要處理Java方法的正常結(jié)束和異常終止。如果是通過return正常結(jié)束，則當(dāng)前棧幀從Java棧中彈出，恢復(fù)發(fā)起調(diào)用的方法的棧。如果方法又返回值，JVM會(huì)把返回值壓入到發(fā)起調(diào)用方法的操作數(shù)棧。

為了處理Java方法中的異常情況，幀數(shù)據(jù)區(qū)還必須保存一個(gè)對(duì)此方法異常引用表的引用。當(dāng)異常拋出時(shí)，JVM給catch塊中的代碼。如果沒發(fā)現(xiàn)，方法立即終止，然后JVM用幀區(qū)數(shù)據(jù)的信息恢復(fù)發(fā)起調(diào)用的方法的幀。然后再發(fā)起調(diào)用方法的上下文重新拋出同樣的異常。

棧的整個(gè)結(jié)構(gòu)

在前面就描述過：棧是由棧幀組成，每當(dāng)線程調(diào)用一個(gè)Java方法時(shí)，JVM就會(huì)在該線程對(duì)應(yīng)的棧中壓入一個(gè)幀，而幀是由局部變量區(qū)、操作數(shù)棧和幀數(shù)據(jù)區(qū)組成。那在一個(gè)代碼塊中，棧到底是什么形式呢？下面是我從《深入JVM》中摘抄的一個(gè)例子，大家可以看看：

代碼片段：

執(zhí)行過程中的三個(gè)快照：

上面所給的圖，只想說明兩件事情，我們也可用此來理解Java中的棧：

1、只有在調(diào)用一個(gè)方法時(shí)，才為當(dāng)前棧分配一個(gè)幀，然后將該幀壓入棧。

2、幀中存儲(chǔ)了對(duì)應(yīng)方法的局部數(shù)據(jù)，方法執(zhí)行完，對(duì)應(yīng)的幀則從棧中彈出，并把返回結(jié)果存儲(chǔ)在調(diào)用方法的幀的操作數(shù)棧中。