欧尼酱讲JVM(10)——操作数栈

首先要明确一个概念：操作数栈在栈帧中。我红色框圈起来的部分。

操作数栈的理解

每一个独立的栈针中除了包含局部变量表以外，还包含一个后进先出的操作数栈，也叫表达式栈。

操作数栈在方法执行过程中，根据字节码指令，往栈中写入数据或提取数据，即入栈。

某些字节码指令将值压入操作数栈，其余字节码指令将操作数取出栈，使用他们后再把结果压入栈。
比如：执行复制，交换，求和等操作。

操作数栈的特点

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，当一个方法开始执行的时候，一个新的栈帧也会随之被创建出来，这个方法的操作数栈是空的
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
- 32bit的类型占用一个栈单位深度
- 64bit的类型占用两个栈深度单位
操作数栈并非采用访问索引的方式来进行数据访问的，而是只能通过标准的入栈push和出栈pop操作来完成一次数据访问
如果被调用的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。
操作数栈中的元素的数据类型必须与字节码指令的序列严格匹配，这由编译器在编译期间进行验证，同时在类加载过程中的类验证阶段的数据流分析阶段要再次验证。
另外，我们说Java虚拟机的解释引擎是基于栈的执行引擎,其中的栈指的就是操作数栈。

操作数栈执行过程分析

先看代码：

下面以图的方式进行解析：

首先看字节码文件：

代码追踪

①PC寄存器是0，取出指令地址为0对应的操作指令，即把15放到操作数栈中，PC寄存器是2，执行指令地址为2的操作指令，即把操作数栈中的15放到局部变量表1的位置（isstore_1，就表示局部变量表1的位置）

② PC寄存器是3，取出指令地址为3对应的操作指令，即把8放到操作数栈中，PC寄存器是5，执行指令地址为5的操作指令，即把操作数栈中的8放到局部变量表2的位置（isstore_2，就表示局部变量表2的位置）

③iload1和iload2,表示从局部变量表中取出位置是1和2对应的数据，即15和8，放大局部变量表中

④接下来执行iadd指令，此时执行引擎就把字节码指令转化为机器指令，让cpu进行运算，然后执行istore_3指令，把结果放到局部变量表中3的位置，最后返回。

栈顶缓存技术

基于栈式架构的虚拟机所使用的零地址指令（即不考虑地址，单纯入栈出栈）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，这同时也就意味着将需要更多的指令分派（instruction dispatch）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的设计者们提出了栈顶缓存技术，将栈顶元素全部缓存在物理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

好了，本篇文章结束，记得你的手动三连哦~