在JAVA内存区域中提到虚拟机栈，每个java方法在执行时，会创建一个“栈帧（stack frame）”，每个栈帧存储局部变量表，操作栈，动态链接，方法出口几个部分，本章深入了解下这些个部分是什么，它们如何合作帮助方法执行完成。 126663820180711104523327184644814520190519113802701.png

局部变量表

局部变量表是一组变量值存储空间，用以存储方法参数与方法内部定义的局部变量。在Java程序被编译为Class文件时，就在方法的Code属性的max_locals数据项中确定了该方法所需的局部变量表的最大容量。

局部变量表的容量以变量槽（Variable Slot）为最小单位，虚拟机规范中指出每一个slot都应该可以存放一个byte、short、int、float、char、boolean、对象引用（reference）、returnAddress(指向一个字节码指令的地址)，这8种类型的数据，都可以使用32位或者更小的空间去存储，它允许slot的长度可以随着处理器、虚拟机、操作系统的不同而发生变化。只要保证即使在64位虚拟机下使用64位内存去实现slot，虚拟机仍需要使用对齐和补白的方式使之在外观上看起来和32位下一致。在64位虚拟机中，一个slot的长度还与是否开启某些对象指针的压缩优化有关。

于64位的数据类型，虚拟机会通过高位补齐的方式为其分配两个连续的slot空间，java中明确的64位的数据类型只有long、double（reference类型可能是32，也可能是64位的），由于局部变量表在虚拟机栈中，是线程私有的数据，所以无论读写两个连续的slot是否是原子性操作，都不会出现线程安全的问题。但实际上在虚拟机规范中指明对于两个相邻的存放64位数据的slot，不能单独访问其中一个，java虚拟机规范中明确要求了如果遇到了这种操作的字节码序列，虚拟机应该在类加载的校验阶段抛出异常。

在执行方法的时候，虚拟机是使用局部变量表完成参数值到参数变量列表的传递过程的，如果执行的是实例方法（非static），那局部变量表的第0个slot默认用来传递方法所属对象的引用，在方法中通过this关键字可以访问这个隐含的参数。其余参数按照参数表顺序排列，参数表分配完毕，再根据方法内部局部变量的顺序和作用域分配slot。

为了尽可能节省栈帧空间，局部变量表中的slot是可以重用的。方法中定义的变量，其作用域并不一定会覆盖整个方法体，如果当前字节码PC计数器的值已经超过了某个变量的作用域，那么这个变量所在的slot可以交给其他变量使用。不过这样的设计除了节省栈帧空间以外，还会伴随一些额外的副作用。例如，在某些情况下，slot的复用会直接影响到系统的gc。

关于局部变量表，还有一点要注意，可能会影响开发的，就是他不存在类变量和实例变量那样的准备阶段，不存在初始值，在使用之前，必须要给值。在使用前，不给值，这段代码其实并不能运行,所以以下代码编译器会报错。

public static void main（String[]args）{
    int a；
    
    //variable a might not have been initalized
    System.out.println（a）；
}

操作数栈

同局部变量表一样，操作数栈的最大深度在编译的时候已经写入到Code属性的max_stacks数据项中。操作数栈的每一个元素可以是任意java类型，包括long和double。32位数据类型占用的容量为1,64位数据类型占用的容量为2，在方法执行的任何时候，操作栈的深度最深不会超过max_stacks。

    begin  
    iload_0    // push the int in local variable 0 onto the stack  
    iload_1    // push the int in local variable 1 onto the stack  
    iadd       // pop two ints, add them, push result  
    istore_2   // pop int, store into local variable 2  
    end

在这个字节码序列里，前两个指令iload_0和iload_1将存储在局部变量中索引为0和1的整数压入操作数栈中，其后iadd指令从操作数栈中弹出那两个整数相加，再将结果压入操作数栈。第四条指令istore_2则从操作数栈中弹出结果，并把它存储到局部变量区索引为2的位置。下图详细表述了这个过程中局部变量和操作数栈的状态变化，图中没有使用的局部变量区和操作数栈区域以空白表示。

操作数栈中元素的数据类型必须与字节码的序列严格匹配，在编译程序代码的时候，编译器要严格保证这一点，在类校验阶段的数据流分析中还要再次验证这一点。再以上面的iadd指定为例，这个指令用于整形数加法，它在执行时，最接近栈顶的两个元素必须为int型，不能出现一个long和一个float使用iadd命令相加的情况。

动态链接

概念：动态就是不对那些组成程序的目标文件进行链接，等到程序要运行时才进行链接。也就是说，把链接这个过程推迟到了运行时再进行，这就是动态链接（Dynamic Linking）的基本思想。

每一个栈帧内部都包含一个指向运行时常量池的引用来支持当前方法的代码实现动态链接。在 Class 文件里面，描述一个方法调用了其他方法，或者访问其成员变量是通过符号引用来表示的，动态链接的作用就是将这些符号引用所表示的方法转换为实际方法的直接引用。

这些符号引用一部分会在类加载阶段或者第一次使用的时候就转化为直接引用，这种转化称为静态解析。另外一部分将在每一次运行期间转化为直接引用，这部分称为动态连接。（静态分派，动态分派）

方法返回地址

当一个方法被执行后，有两种方式退出这个方法

执行引擎遇到任意一个方法返回的字节码指令，这时候可能会有返回值传递给上层的方法调用者（调用当前方法的方法称为调用者），是否有返回值和返回值的类型将根据遇到何种方法返回指令来决定，这种退出方法的方式称为正常完成出口（Normal Method Invocation Completion）。
在方法执行过程中遇到了异常，并且这个异常没有在方法体内得到处理，无论是Java虚拟机内部产生的异常，还是代码中使用athrow字节码指令产生的异常，只要在本方法的异常表中没有搜索到匹配的异常处理器，就会导致方法退出，这种退出方法的方式称为异常完成出口（Abrupt Method Invocation Completion）。一个方法使用异常完成出口的方式退出，是不会给它的上层调用者产生任何返回值的。

无论采用何种退出方式，在方法退出之后，都需要返回到方法被调用的位置，程序才能继续执行，方法返回时可能需要在栈帧中保存一些信息，用来帮助恢复它的上层方法的执行状态。一般来说，方法正常退出时，调用者的PC计数器的值就可以作为返回地址，栈帧中很可能会保存这个计数器值。而方法异常退出时，返回地址是要通过异常处理器来确定的，栈帧中一般不会保存这部分信息。

方法退出的过程实际上等同于把当前栈帧出栈，因此退出时可能执行的操作有：恢复上层方法的局部变量表和操作数栈，把返回值（如果有的话）压入调用者栈帧的操作数栈中，调整PC计数器的值以指向方法调用指令后面的一条指令等。