操作数栈(Operand Stack)

Overview

每一个独立的栈帧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,也可以成为表达式栈。

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(push)或出栈(pop)

notice:

栈虽然可以使用数组来实现,但是不能通过索引来查找,栈的操作只要入栈,出栈。

字节码指令中对应 bipush,iload

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push和pop的过程

pc0-pc1

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istore将15存入局部变量表索引1的位置上。(0为this)

pc3-pc5

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pc6-pc7

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iload_1 从局部变量表索引1的位置上取数据,入栈(操作数栈)

pc8-pc9

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iadd,将操作数栈中数据相加,将过程变量23入栈。

istore_3 将23写入局部变量表索引为3位置上。

总结

通过上图可以发现Operand Stack的一些特点:

1.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。

2.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。(随着pc寄存器的变化,而变化,指令每执行一步,就创建出来一个操作数栈)

补充

1.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。

2.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

3.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。

4.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。

5.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。