深入Java虚拟机-本地方法栈.docVIP

深入Java虚拟机——本地方法栈 本地方法栈 前 面提到的所有运行时数据区都是在Java虚拟机规范中明确定义的，除此之外，对于一个运行中的Java程序而言，它还可能会用到一些跟本地方法相关的数据 区。当某个线程调用一个本地方法时，它就进入了一个全新的并且不再受虚拟机限制的世界。本地方法可以通过本地方法接口来访问虚拟机的运行时数据区，但不止 于此，它还可以做任何它想做的事情。比如它甚至可以直接使用本地处理器中的寄存器，或者直接从本地内存的堆中分配任意数量的内存等等。总之，它和虚拟机拥 有同样的权限（或者说能力）。 本地方法本质上是依赖于实现的，虚拟机实现的设计者们可以自由地决定使用怎样的机制来让Java程序调用本地方法。 任 何本地方法接口都会使用某种本地方法栈。当线程调用Java方法时，虚拟机会创建一个新的栈帧并压入Java栈。然而当它调用的是本地方法时，虚拟机会保 持Java栈不变，不再在线程的Java栈中压入新的帧，虚拟机只是简单地动态链接并直接调用指定的本地方法。可以把这看作是虚拟机利用本地方法来动态扩 展自己。就如共Java虚拟机是的实现在按照其中运行的Java程序的吩咐，调用属于虚拟机内部的另一（动态链接的）方法。 如果某个虚拟机 实现的本地方法接口是使用C连接模型的话，那么它的本地方法栈就是C栈。我们知道，当C程序调用一个C函数时，其栈操作都是确定的。传递给该函数的参数以 某个确定的顺序压入栈，它的返回值也以确定的方式传回调用者。同样，这就是该虚拟机实现中本地方法栈的行为。 很可能本地方法接口需要回调Java虚拟机中的Java方法（这也是由设计者决定的），在这种情形下，该线程会保存本地方法栈的状态并进入到另一个Java栈。 图 5-13描绘了这种情况，就是当一个线程调用一个本地方法时，本地方法又回调虚拟机中的另一个Java方法。该图展示了Java虚拟机内部线程运行的全景 图。一个线程可能在整个生命周期中都执行Java方法，操作它的Java栈；或者它可能毫无障碍地在Java栈和本地方法栈之间跳转。 如图 5-13所示，该线程首先调用了两个Java方法，而第二个Java方法又调用了一个本地方法，这样导致虚拟机使用了一个本地方法栈。图中的本地方法栈显 示为一个连续的内存空间。假设这是一个C语言栈，期间有两个C函数，它们都以保卫在虚线中的灰色块表示。第一个C函数被第二个Java方法当作本地方法调 用，而这个C函数又调用了第二个C函数。之后第二个C函数又通过本地方法接口回调了一个Java方法（第三个Java方法），最终这个Java方法又调用 了一个Java方法（它成为图中的当前方法）。 就像其他运行时内存区一样，本地方法栈占用的内存区也不必是固定大小的，它可以根据需要动态扩展或者收缩。某些实现也允许用户或者程序员指定该内存区的初始大小以及最大，最小值。 5.3.10 执行引擎 任 何Java虚拟机实现的核心都是它的执行引擎。在Java虚拟机规范中，执行引擎的行为使用指令集来定义。对于每条指令、规范都详细规定了当实现执行到该 指令时应该处理什么，但是却对如何处理言之甚少。在前面的章节中提到过，实现的设计者有权决定如何执行字节码，实现可以采取解释、即时编译或者直接用芯片 上的指令执行，还可以是它们的混合，或任何你能想到的新技术。 和本章开头提到的对“Java虚拟机”这个术语有三种不同的理解一样，“执行 引擎”这个属于也可以有三种解释：一个是抽象的规范，一个是具体的实现，另一个是正在运行的实力。抽象规范使用指令集规定了执行引擎的行为。具体实现可能 使用多种不同的技术——包括软件方面、硬件方面或数种技术的集合。作为运行时实例的执行引擎就是一个线程。 运行中Java程序的每一个线程 都是一个独立的虚拟机执行引擎的实例。从线程生命周期的开始到结束，它要么在执行字节码，要么在执行本地方法。一个线程可能通过解释或者使用芯片级指令直 接执行字节码，或者间接通过即时编译器质性编译过的本地代码。Java虚拟机的实现可能用一些对用户程序不可见的线程，比如垃圾收集器。这样的线程不需要 是实现的执行引擎的实例，所有属于用户运行程序的线程，都是在实际工作的执行引擎。 指令集 方法的字节码流是由Java虚拟机的指令序列构 成的，每一条指令包含一个单字节的操作吗，后面跟随0个或多个操作数。操作码表明需要执行的操作；操作数向Java虚拟机提供执行操作码需要的额外信息。 操作码本身就已经规定了它是否需要跟随操作数，以及如果有操作数的话，它是什么形式的。很多Java虚拟机的指令不包含操作数，仅仅是由一个操作码字节构 成的。根据额操作码的需要，虚拟机可能除了跟随操作码的操作数之外，还需要从另外一些存储区域