虛擬機(jī)棧(JVM Stack)

虛擬機(jī)棧(Java Virtual Machine Stack)，早期也叫Java棧，每個(gè)線程在創(chuàng)建時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)虛擬機(jī)棧，其內(nèi)部保存一個(gè)個(gè)的棧幀(Stack Frame)，對(duì)應(yīng)著一次次的Java方法調(diào)用。

虛擬機(jī)棧的作用：主管Java程序的運(yùn)行，它保存方法的局部變量、部分結(jié)果，并參與方法的調(diào)用和返回。

每個(gè)方法被執(zhí)行的時(shí)候都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)”棧幀”,用于存儲(chǔ)局部變量表(包括參數(shù))、操作棧、方法出口等信息。

每個(gè)方法被調(diào)用到執(zhí)行完的過(guò)程，就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧中從入棧到出棧的過(guò)程。

棧幀(Stack Frame) 是用于虛擬機(jī)執(zhí)行時(shí)方法調(diào)用和方法執(zhí)行時(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是虛擬棧的基本元素，棧幀由局部變量區(qū)、操作數(shù)棧等組成，如下圖所示：

每一個(gè)方法從調(diào)用到方法返回都對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀入棧出棧的過(guò)程。最頂部的棧幀稱為當(dāng)前棧幀，棧幀所關(guān)聯(lián)的方法稱為當(dāng)前方法，定義這個(gè)方法的類稱為當(dāng)前類，該線程中，虛擬機(jī)有且也只會(huì)對(duì)當(dāng)前棧幀進(jìn)行操作。

棧幀的作用有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，部分過(guò)程結(jié)果，處理動(dòng)態(tài)鏈接，方法返回值和異常分派。

每一個(gè)棧幀包含的內(nèi)容有局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法返回地址和一些額外的附加信息。在編譯代碼時(shí)，棧幀需要多大的局部變量表，多深的操作數(shù)棧都可以完全確定的，并寫入到方法表的code屬性中。

本地方法棧(Native Stack)

本地方法棧(Native Method Stacks)與虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用是非常相似的，其區(qū)別不過(guò)是虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行Java 方法(也就是字節(jié)碼)服務(wù)，而本地方法棧則是為虛擬機(jī)使用到的Native 方法服務(wù)。

虛擬機(jī)規(guī)范中對(duì)本地方法棧中的方法使用的語(yǔ)言、使用方式與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并沒(méi)有強(qiáng)制規(guī)定，因此具體的虛擬機(jī)可以自由實(shí)現(xiàn)它。

甚至有的虛擬機(jī)(譬如Sun HotSpot 虛擬機(jī))直接就把本地方法棧和虛擬機(jī)棧合二為一。

與虛擬機(jī)棧一樣，本地方法棧區(qū)域也會(huì)拋出StackOverflowError 和OutOfMemoryError異常。

程序計(jì)數(shù)器(PC Register)

在JVM的概念模型里，字節(jié)碼解釋器工作時(shí)就是通過(guò)改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值來(lái)選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令。

分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、異常處理、線程恢復(fù)等基礎(chǔ)功能都需要依賴這個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)完成。

JVM的多線程是通過(guò)線程輪流切換并分配處理器執(zhí)行時(shí)間的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為了各條線程之間的切換后計(jì)數(shù)器能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置，所以每條線程都會(huì)有一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器。

當(dāng)線程正在執(zhí)行一個(gè)Java方法，程序計(jì)數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的JVM字節(jié)碼指令的地址;如果正在執(zhí)行的是一個(gè)Native(本地方法)，那么這個(gè)計(jì)數(shù)器的值則為空(Underfined)。

程序計(jì)數(shù)器占用的內(nèi)存空間很少，也是唯一一個(gè)在JVM規(guī)范中沒(méi)有規(guī)定任何OutOfMemoryError(內(nèi)存不足錯(cuò)誤)的區(qū)域。