2.java虚拟机栈

每个 Java 方法在执行的同时会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、常量池引用等信息。从方法调用直至执行完成的过程，对应着一个栈帧在 Java 虚拟机栈中入栈和出栈的过程。

可以通过 -Xss 这个虚拟机参数来指定每个线程的 Java 虚拟机栈内存大小，在 JDK 1.4 中默认为 256K，而在 JDK 1.5+ 默认为 1M：

java  -Xss2M HackTheJava

该区域可能抛出以下异常：

• 当线程请求的栈深度超过最大值，会抛出 StackOverflowError 异常；
• 栈进行动态扩展时如果无法申请到足够内存，会抛出 OutOfMemoryError 异常。

局部变量表

• 定义为一个数字数组，主要用于存储方法参数和定义在方法体内的局部变量，这些数据类型包括各类基本数据类型、对象引用（reference），以及returnAddress类型。
• 由于局部变量表是建立在线程的栈上，是线程的私有数据，因此不存在数据安全问题

• 局部变量表所需的容量大小是在编译期确定下来的，并保存在方法的Code属性的maximum local variables数据项中。在方法运行期间是不会改变局部变量表的大小的。

  关于Slot的理解

  1.参数值的存放总是从局部变量数组索引 0 的位置开始，到数组长度-1的索引结束。
  2.局部变量表，最基本的存储单元是Slot（变量槽），局部变量表中存放编译期可知的各种基本数据类型（8种），引用类型（reference），returnAddress类型的变量。
  3.在局部变量表里，32位以内的类型只占用一个slot（包括returnAddress类型），64位的类型占用两个slot（1ong和double）。

  • byte、short、char在储存前被转换为int，boolean也被转换为int，0表示false，非0表示true
  • long和double则占据两个slot

  4.当一个实例方法被调用的时候，它的方法参数和方法体内部定义的局部变量将会按照顺序被复制到局部变量表中的每一个slot上
  5.如果当前帧是由构造方法或者实例方法创建的，那么该对象引用this将会存放在index为0的slot处，其余的参数按照参数表顺序继续排列。（this也相当于一个变量）
  

  public String test2(Date dateP, String name2) {
        dateP = null;
        name2 = "songhongkang";
        double weight = 130.5;//占据两个slot
        char gender = '男';
        return dateP + name2;
    }

  ![FE9PJUWZ)S4TWXZLYX2JD2.png
  

  Slot的重复利用

  栈帧中的局部变量表中的槽位是可以重用的，如果一个局部变量过了其作用域，那么在其作用域之后申明的新的局部变就很有可能会复用过期局部变量的槽位，从而达到节省资源的目的。

  public class SlotTest {
    public void localVarl() {
        int a = 0;
        System.out.println(a);
        int b = 0;
    }
    public void localVar2() {
        {
            int a = 0;
            System.out.println(a);
        }
        //此时的就会复用a的槽位
        int b = 0;
    }
  }

  操作数栈

  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）和 出栈（pop）

操作数栈的作用

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，当一个方法刚开始执行的时候，一个新的栈帧也会随之被创建出来，这时方法的操作数栈是空的。
3. 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期就定义好了，保存在方法的Code属性中，为maxstack的值。
4. 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的类型占用两个栈单位深度
5. 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和出栈操作来完成一次数据访问。只不过操作数栈是用数组这个结构来实现的而已
6. 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。
7. 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。
8. 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。

   操作数栈代码追踪

   public void testAddOperation() {
       //byte、short、char、boolean：都以int型来保存
       byte i = 15;
       int j = 8;
       int k = i + j;
      // int m = 800;
   }

   0 bipush 15
   2 istore_1
   3 bipush 8
   5 istore_2
   6 iload_1
   7 iload_2
   8 iadd
   9 istore_3
   10 return

   

栈相关面试题

举例栈溢出的情况？

SOF（StackOverflowError），栈大小分为固定的，和动态变化。如果是固定的就可能出现StackOverflowError。如果是动态变化的，内存不足时就可能出现OOM

调整栈大小，就能保证不出现溢出么？

不能保证不溢出，只能保证SOF出现的几率小

分配的栈内存越大越好么？

不是，一定时间内降低了OOM概率，但是会挤占其它的线程空间，因为整个虚拟机的内存空间是有限的

垃圾回收是否涉及到虚拟机栈？

不会

方法中定义的局部变量是否线程安全？

具体问题具体分析

1. 如果只有一个线程才可以操作此数据，则必是线程安全的。
2. 如果有多个线程操作此数据，则此数据是共享数据。如果不考虑同步机制的话，会存在线程安全问题。

具体问题具体分析：

• 如果对象是在内部产生，并在内部消亡，没有返回到外部，那么它就是线程安全的，反之则是线程不安全的。 ```java /**

  • 面试题：
  • 方法中定义的局部变量是否线程安全？具体情况具体分析 *
  • 何为线程安全？
  • 如果只有一个线程才可以操作此数据，则必是线程安全的。

  • 如果有多个线程操作此数据，则此数据是共享数据。如果不考虑同步机制的话，会存在线程安全问题。 */ public class StringBuilderTest {

    int num = 10;

    //s1的声明方式是线程安全的（只在方法内部用了） public static void method1(){ //StringBuilder:线程不安全 StringBuilder s1 = new StringBuilder(); s1.append(“a”); s1.append(“b”); //… } //sBuilder的操作过程：是线程不安全的（作为参数传进来，可能被其它线程操作） public static void method2(StringBuilder sBuilder){ sBuilder.append(“a”); sBuilder.append(“b”); //… } //s1的操作：是线程不安全的（有返回值，可能被其它线程操作） public static StringBuilder method3(){ StringBuilder s1 = new StringBuilder(); s1.append(“a”); s1.append(“b”); return s1; } //s1的操作：是线程安全的（s1自己消亡了，最后返回的只是s1.toString的一个新对象） public static String method4(){ StringBuilder s1 = new StringBuilder(); s1.append(“a”); s1.append(“b”); return s1.toString(); }

    public static void main(String[] args) { StringBuilder s = new StringBuilder();

    new Thread(() -> {
        s.append("a");
        s.append("b");
    }).start();
    method2(s);
}

} ```