# 五、字节码执行引擎

# 1. 概述

# 1.1 功能

JVM 的字节码执行引擎的基本功能就是输入字节码文件，然后对字节码进行解析并处理，最后输出执行的结果。

# 1.2 实现方式

①通过编译器直接解释执行字节码 —— 读一句 -> 解释一句 -> 执行一句

② 通过即时编译器产生本地代码（编译执行）—— 先整体编译成机器码 -> 直接执行机器码

③ 上述两种结合

# 2. 栈帧

栈帧是用于支持 JVM 进行方法调用和方法执行的数据结构。
栈帧随着方法调用而创建，随着方法结束而销毁。
栈帧里面存储了：
- 方法的局部变量
- 操作数栈
- 动态连接
- 方法返回地址
- ....

# 2.1 局部变量表

用来存放方法参数和方法内部定义的局部变量的存储空间。

以变量槽 slot 为单位，目前一个 slot 存放 32 位以内的数据类型。
对于 64 位数据（如 long、double）占 2 个 slot。

对于实例方法，第 0 位 slot 存放的是 this，然后从 1 到 n，依次分配给参数列表和局部变量。

//实例方法
public int add(int a, int b){
    int c = a + b;
    return a + b + c;
    
    //slot 排位
    //0--this
    //1--a
    //2--b
    //3--c
}

使用 javap -verbose 反汇编后得到的结果如下：

对于静态方法，就没有 this 了

//静态方法
public static int staticAdd(int a,int b){
    int c = a + b;
    return a + b + c;
    
    //slot 排位
    //0--a
    //1--b
    //2--c
}

slot 是复用的，以节省栈帧的空间，这种设计可能会影响到系统的垃圾回收行为。所以当确定引用不会再被使用的时候，最好是显式将其置为 null。

public static void main(String[] args) {

    //定义一个 2M 的数组
    {
        byte[] bs = new byte[2 * 1024 * 1024];
    }

    //出了作用域后，bs 已经没用了，但是它的插槽仍然存在：slot排位
    //0--args
    //1--bs1

    int a = 0;
    //加入 int a=0 后，为了节省栈帧的空间，slot 进行复用，所以 1 号 slot 就分给了 a

    //slot排位
    //0--args
    //1--a

    //并不保证 gc 一定会触发
    System.gc();
}

# 2.2 操作数栈

用来存放方法运行期间，各个指令操作的数据。

操作数栈中元素的数据类型必须和字节码指令的顺序严格匹配。
虚拟机在实现栈帧的时候可能会做一些优化，让两个栈帧出现部分重叠区域，以存放公用的数据。

# 2.3 动态链接

每个栈帧都有一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用，以支持方法调用过程的动态链接。

静态解析：类加载的时候，符号引用就转化为直接引用。
动态链接：运行期间转换为直接引用。

# 2.4 方法返回地址

方法执行后返回的地址（方法被调用的地方）。

# 2.5 方法调用

确定具体调用哪一个方法，并不涉及方法内部的执行过程（只是一个找的过程，并不会执行方法）。

部分方法是直接在类加载的解析阶段，就确定了引用关系。如静态方法、私有方法、实例构造器、父类方法。
但是对于实例方法，也称虚方法，因为重载和多态，需要运行期间动态委派。

# 2.6 分派

# 静态分派

所有依赖静态类型来定位方法执行版本的分派方式。

如：重载方法（看参数列表的数据类型）

# 动态分派

根据运行期的实际类型来定位方法执行版本的分派方式。

如：覆盖方法

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