什么是操作数栈
- 我们平常说的Java栈/JVM的执行引擎是基于栈的执行引擎，其实指的栈都是操作数栈
- 用于在方法执行过程中，根据字节码指令往栈中写入数据或提取数据，即入栈和出栈，主要用于作为变量的临时存储空间，同时保存计算过程中的中间结果。
- 某些字节码指令将值压入操作数栈，其余的字节码指令将操作数取出栈，使用它们后再把结果压入栈，比如: 执行复制、交换、求和等操作。
- 操作数栈是JVM执行引擎的一个工作区，当一个方法刚开始执行的时候，会创建一个新的栈帧，这时候栈帧中的操作数栈是空的（空的不代表没有长度）
- 每一个操作数栈都会拥有一个明确的栈深度用于存储数值，其所需的最大深度在编译期就定义好了，保存在方法的Code属性中，为stack的值。存储方式和Slot类似，32位类型占用一个栈的的单位深度，64位（long和double）的占用两个栈单位深度。
- 如果被调用的方法带有返回值的话，其返回值将会被压入当前栈帧的操作数栈中，并更新PC寄存器中下一条需要执行的字节码指令。
字节码解析
public class OperandStackTest {
public void test1(){
byte i = 15;
int j = 8;
int k = i + j;
}
}- 字节码
0 bipush 15
2 istore_1
3 bipush 8
5 istore_2
6 iload_1
7 iload_2
8 iadd
9 istore_3
10 return- 此时PC寄存器存储的字节码指令地址为0，执行
bipush 15向操作数栈中压入 byte 类型的15这个元素，PC寄存器指向下一地址。 -
istore_1：把栈顶的元素存放进局部变量表中索引为 1 的位置（索引为0的slot存储this），PC寄存器指向下一地址。
- 此时PC寄存器存储的字节码指令地址为3，执行
bipush 8向操作数栈中压入 byte 类型的8这个元素，PC寄存器指向下一地址。 -
istore_2：把栈顶的元素存放进局部变量表中索引为 2 的位置，PC寄存器指向下一地址。
- 此时PC寄存器存储的字节码指令地址为5，执行
iload_1向局部变量表中取出索引为 1 的元素压入操作数栈，PC寄存器指向下一地址。 -
iload_2：向局部变量表中取出索引为 2 的元素压入操作数栈，PC寄存器指向下一地址。
- 此时PC寄存器存储的字节码指令地址为8，执行
iadd把操作数栈的元素全部取出，并进行求和然后压入，PC寄存器指向下一地址。 -
istore_3：把栈顶的元素存放进局部变量表中索引为 3 的位置，PC寄存器指向下一地址。
栈顶缓存技术
- 基于栈式架构的虚拟机所使用的零地址指令更加紧凑，但完成一项操作的时候必然需要使用更多的入栈和出栈指令，这同时也就意味着将需要更多的指令分派（instruction dispatch）次数和内存读/写次数。
- 由于操作数是存储在内存中的，因此频繁地执行内存读/写操作必然会影响执行速度。为了解决这个问题，HotSpot JVM的设计者们提出了栈顶缓存（(Tos，Top-of-stackCashing）技术，将栈顶元素全部缓存在物理cpu的寄存器中，以此降低对内存的读/写次数，提升执行引擎的执行效率。
本文章为转载内容，我们尊重原作者对文章享有的著作权。如有内容错误或侵权问题，欢迎原作者联系我们进行内容更正或删除文章。
