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JVM?中的?returnAddress過程詳解

更新時(shí)間：2022年04月29日 09:21:57 作者：m0_67402013

JVM的畢竟是個(gè)虛擬機(jī)，是一種規(guī)范，雖說符合馮諾依曼的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)理念，但是他并不是實(shí)體計(jì)算機(jī)，所以他的組成也不是什么存儲(chǔ)器，控制器，運(yùn)算器，輸入輸出設(shè)備，本文給大家介紹JVM?中的?returnAddress，感興趣的朋友一起看看吧

JVM是虛擬機(jī)，也是一種規(guī)范，他遵循著馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理。馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)中，指出計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)和指令都是二進(jìn)制數(shù)，采用存儲(chǔ) 程序方式不加區(qū)分的存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)器里，并且順序執(zhí)行，指令由操作碼和地址碼組成，操作碼決定了操作類型和所操作的數(shù)的數(shù)字類型，地址碼則指出地址碼和操作數(shù)。從dos到window8，從unix到ubuntu和CentOS，還有MAC OS等等，不同的操作系統(tǒng)指令集以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都有著差異，而JVM通過在操作系統(tǒng)上建立虛擬機(jī)，自己定義出來的一套統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作指令，把同一套語言翻譯給各大主流的操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)運(yùn)行，可以說JVM是java的核心，是java可以一次編譯到處運(yùn)行的本質(zhì)所在。

參考文檔：jvms12

數(shù)據(jù)類型

在 JVM 中，數(shù)據(jù)分為兩大類：primitive types （原生類型）和 reference types（引用類型）。

引用類型，讓 JVM 能更好的支持于面向?qū)ο笳Z言的設(shè)計(jì)，引用類型的值用來指向內(nèi)存中分配的類實(shí)例或者數(shù)組。JVM 規(guī)范中并沒有詳細(xì)規(guī)定引用類型的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，比如引用應(yīng)該通過何種方式去定位、訪問堆中的對(duì)象，具體的對(duì)象訪問方式取決于虛擬機(jī)的具體實(shí)現(xiàn)，比如 HotSpot 有其自己的實(shí)現(xiàn)方案。

目前主流的訪問方式有使用句柄和直接指針兩種：

其中使用直接指針訪問的方式，類似于 C++ 中的虛表（虛表就是指向?qū)ο箢愋蛿?shù)據(jù)的指針）。這兩種對(duì)象訪問方式各有優(yōu)劣，使用句柄訪問的最大好處就是 reference 中存儲(chǔ)的是穩(wěn)定的句柄地址，在對(duì)象被移動(dòng)（比如垃圾回收時(shí)，整理內(nèi)存空間，會(huì)移動(dòng)對(duì)象的存儲(chǔ)位置）時(shí)只會(huì)改變句柄中示例數(shù)據(jù)的指針，而 reference 本身不需要修改。

使用直接指針訪問的最大好處就是速度更快，節(jié)省了一次內(nèi)存尋址的時(shí)間開銷。

原生數(shù)據(jù)類型包括：numeric types, boolean type, returnAddress type。其中 returnAddress 數(shù)據(jù)只存在于字節(jié)碼層面，與編程語言無關(guān)，也就是說，我們?cè)?Java 語言中是不會(huì)直接與 returnAddress 類型的數(shù)據(jù)打交道的。

returnAddress 類型的值是指向字節(jié)碼的指針，不管是物理機(jī)還是虛擬機(jī)，運(yùn)行時(shí)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)總歸可分為兩類：代碼，數(shù)據(jù)。對(duì)于馮諾依曼結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)，指令數(shù)據(jù)和數(shù)值數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在內(nèi)存中，而哈弗結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)，將程序指令與數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)。

對(duì)于 JVM 來說，程序就是存儲(chǔ)在方法區(qū)的字節(jié)碼指令，而 returnAddress 類型的值就是指向特定指令內(nèi)存地址的指針。

JVM支持多線程，每個(gè)線程有自己的程序計(jì)數(shù)器（pc register），而 pc 中的值就是當(dāng)前指令所在的內(nèi)存地址，即 returnAddress 類型的數(shù)據(jù)，當(dāng)線程執(zhí)行 native 方法時(shí)，pc 中的值為 undefined。

棧幀

棧幀（Stack Frame）是用于支持虛擬機(jī)進(jìn)行方法調(diào)用和方法執(zhí)行的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，棧幀中存儲(chǔ)了方法的局部變量表，操作數(shù)棧，動(dòng)態(tài)連接，和方法返回地址等信息。在程序編譯時(shí)，棧幀中需要多大的局部變量表，多深的操作數(shù)棧都已經(jīng)完全確定了，并且寫在方法表的 Code 屬性中。

當(dāng)一個(gè)方法開始執(zhí)行后，只有兩種方式可以退出，第一種方式是執(zhí)行引擎遇到任意一個(gè)方法返回的字節(jié)碼指令，這種方式稱為正常完成出口；另外一種退出方式是，在方法執(zhí)行過程中遇到異常，且該異常沒有被被捕獲，稱為異常完成出口。

無論是哪種退出方式，在方法退出后，都需要返回到該方法被調(diào)用的位置（地址），讓程序繼續(xù)執(zhí)行。一般來說，方法執(zhí)行前，會(huì)保存調(diào)用者當(dāng)前的 PC 計(jì)數(shù)器中的值，當(dāng)方法正常退出時(shí)，將該 PC 計(jì)數(shù)器的值會(huì)作為返回地址，返回給調(diào)用者。在方法異常退出時(shí)，返回地址是通過異常處理器表來確定的。

方法退出的過程實(shí)際上就等于把當(dāng)前棧幀出棧，一般過程為：