Java虚拟机栈

1. 简介

Java虚拟机栈存储的是方法执行信息，本地方法栈记录使用C++实现的方法执行信息，而在Hotspot虚拟机中认为都是保存方法的栈，因而只用了Java虚拟机栈保存所有方法的执行信息。
Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stack)采用栈的数据结构来管理方法调用中的基本数据，先进后出(First In Last Out),每一个方法的调用使用一个栈帧(Stack Frame)来保存。

2. 查看栈帧

1. 通过Idea的debug工具查看栈帧的内容：
   Java虚拟机栈随着线程的创建而创建，而回收则会在线程的销毁时进行。由于方法可能会在不同线程中执行，每个线程都会包含一个自己的虚拟机栈。
2. 另外如果抛出异常，可以看到打印的堆栈异常信息其实就是所在线程所有的虚拟机栈内容。
   

3. 栈帧的组成

栈帧组成有：局部变量表、操作数栈、帧数据

3.1 局部变量表

局部变量表的作用是在方法执行过程中存放所有的局部变量。编译成字节码文件时就可以确定局部变量表的内容。 变量范围可以帮助确保执行时运行安全，那字节码中的LocalVariableTable是不是就是局部变量表了呢？答案不是的，栈帧中的局部变量表是一个数组，数组中每一个位置称之为槽(slot) ，long和double类型占用两个槽，其 他类型占用一个槽。
如果是方法是实例方法的话，那字节码中的LocalVariableTable中的序号为0的位置存放的是this，指的是当前调用方法的对象，运行时会在内存中存放实例对象的地址。
方法参数也会保存在局部变量表中，其顺序与方法中参数定义的顺序一致。

总结

局部变量表保存的内容有：实例方法的this对象，方法的参数，方法体中声明的局部变量。

以下代码的局部变量表中会占用几个槽？ 原因是为了节省空间，局部变量表中的槽是可以复用的，一旦某个局部变量不再生效，当前槽就可以再次被使用。 最后局部变量表的占用情况：

3.2 操作数栈

操作数栈是栈帧中虚拟机在执行指令过程中用来存放中间数据的一块区域。他是一种栈式的数据结构，如果一条指令将一个值压入操作数栈，则后面的指令可以弹出并使用该值。在编译期就可以确定操作数栈的最大深度，从而在执行时正确的分配内存大小。
比如下面做加法运算的代码：
可以知道操作数栈最大存放2个。

3.3 帧数据

帧数据主要包含动态链接、方法出口、异常表的引用。
当前类的字节码指令引用了其他类的属性或者方法时，需要将符号引用(编号)转换成对应的运行时常量池中的内存地址。动态链接就保存了编号到运行时常量池的内存地址的映射关系。
方法出口指的是方法在正确或者异常结束时，当前栈帧会被弹出，同时程序计数器应该指向上一个栈帧中的下一条指令的地址。所以在当前栈帧中，需要存储此方法出口的地址。 异常表存放的是代码中异常的处理信息，包含了异常捕获的生效范围以及异常发生后跳转到的字节码指令位置。

4. 栈内存溢出

Java虚拟机栈如果栈帧过多，占用内存超过栈内存可以分配的最大大小就会出现内存溢出。Java虚拟机栈内存溢出时会出现StackOverflowError的错误。
如果我们不指定栈的大小，JVM将创建一个具有默认大小的栈。大小取决于操作系统和计算机的体系结构。OpenJDK8到最新源码24中，Linux指定的不变默认1M。 其他各个操作系统的栈内存默认值如下：

4.1 模拟栈内存溢出

使用递归让方法调用自身，但是不设置退出条件。定义调用次数的变量，每一次调用让变量加1。查看错误发生时总调用的次数。这样可以知道在Windows环境中最大栈深度：

4.2 设置栈内存大小

要修改Java虚拟机栈的大小，可以使用虚拟机参数-Xss, 也可以使用-XX:ThreadStackSize调整标志来配置堆栈大小。
语法：-Xss栈大小
单位：字节(默认，必须是1024的倍数)、k或者K(KB)、m或者M(MB)、g或者G(GB),推荐使用单位K。
但是HotSpot JVM对栈大小的最大值和最小值有要求：
Windows(64位)下的JDK8测试最小值为180k，最大值为1024m。
一般情况下，工作中即便使用了递归进行操作，栈的深度最多也只能到几百,不会出现栈的溢出。所以此参数可以手动指定为-Xss256k节省内存。

4.3 本地方法栈

Java虚拟机栈存储了Java方法调用时的栈帧，而本地方法栈存储的是native本地方法的栈帧。在Hotspot虚拟机中，Java虚拟机栈和本地方法栈实现上使用了同一个栈空间。本地方法栈会在栈内存上生成一个栈帧，临时保存方法的参数同时方便出现异常时也把本地方法的栈信息打印出来。