Java 什么是操作数堆栈？

我正在阅读有关JVM体系结构的文章。今天我读了关于操作数堆栈的概念。根据一篇文章：

操作数堆栈在字节码指令执行期间使用 与通用寄存器在本机CPU中的使用方式类似

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我不明白：操作数堆栈到底是什么，它在jvm中是如何工作的？

操作数堆栈保存着运算符执行操作时使用的操作数。操作数堆栈上的每个条目都可以保存任何Java虚拟机类型的值

从

Java虚拟机指令从操作数中获取操作数 堆栈，对其进行操作，并将结果推回操作数 堆栈操作数堆栈还用于准备要执行的参数 传递给方法并接收方法结果

例如，指令将添加两个整数值，所以它将从操作数堆栈中弹出最上面的两个整数值，并在添加后将结果推入操作数堆栈

有关更详细的参考资料，您可以查看

在操作数堆栈的上下文中对其进行汇总

    _______________________________
   |        _____________________  |
   |       |         + --------+ | |
   |  JVM  |         | Operand | | | 
   | Stack |  FRAME  |  Stack  | | |
   |       |         +---------+ | |
   |       |_____________________| |
   |_______________________________|

• JVM支持多线程执行环境。每根线 执行在创建线程的同时创建其私有java虚拟机堆栈（JVM堆栈）
• 这个Java虚拟机堆栈存储帧。框架保存数据、部分结果、方法返回值并执行动态链接
• 每个帧包含堆栈，称为操作数堆栈，它保存JVM类型的操作数值。操作数堆栈的深度在编译时确定，并用运算符更新

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这是各种字节码操作如何获得输入以及如何提供输出的问题

例如，考虑<代码> IADAD操作，将两个<代码> int <代码> s添加在一起。要使用它，请在堆栈上推送两个值，然后使用它：

iload_0     # Push the value from local variable 0 onto the stack
iload_1     # Push the value from local variable 1 onto the stack
iadd        # Pops those off the stack, adds them, and pushes the result

现在堆栈上的最大值是这两个局部变量的和。下一个操作可能会获取顶层堆栈值并将其存储在某个位置，或者我们可能会在堆栈上推送另一个值以执行其他操作

假设要将三个值相加。堆栈使这变得简单：

iload_0     # Push the value from local variable 0 onto the stack
iload_1     # Push the value from local variable 1 onto the stack
iadd        # Pops those off the stack, adds them, and pushes the result
iload_2     # Push the value from local variable 2 onto the stack
iadd        # Pops those off the stack, adds them, and pushes the result

现在，堆栈上的顶部值是将这三个局部变量相加的结果

让我们更详细地看一下第二个示例：

我们假设：

• 堆栈一开始是空的（这几乎从来都不是真的，但在开始之前我们不在乎上面有什么）
• 局部变量0包含

  27

• 局部变量1包含

  10

• 局部变量2包含

  5

因此，最初：

+−−−−−−−+ | stack | +−−−−−−−+ +−−−−−−−+ 现在我们有了

+−−−−−−−+ | stack | +−−−−−−−+ | 27 | +−−−−−−−+ 它将

10

和

27

从堆栈中“弹出”，将它们相加，并推送结果（

37

）。现在我们有：

+−−−−−−−+ | stack | +−−−−−−−+ | 37 | +−−−−−−−+ 这给了我们：

+−−−−−−−+ | stack | +−−−−−−−+ | 42 | +−−−−−−−+ +−−−−−−−+ |堆叠| +−−−−−−−+ | 42 | +−−−−−−−+ （当然，这是最重要的。）

但我们不能确切地理解它是什么，以及它在jvm中是如何工作的

JVM定义了虚拟计算机，该计算机的指令集是基于堆栈的。这意味着JVM指令集中的指令通常会从堆栈中推送和弹出操作数。那么比如说,

• load指令可以从局部变量、实例变量或类变量中获取值，并将其推送到操作数堆栈上
• 算术指令将从操作数堆栈弹出值，执行计算并将结果推回堆栈，然后
• 存储指令将从堆栈中弹出一个值并存储它

@T.J.Crowder的回答给出了一个更为具体的例子

操作数堆栈的实现方式是特定于平台的，它取决于代码是被解释的还是被JIT编译的

• 在解释的情况下，操作数堆栈可能是由解释程序代码管理的数组。push和pop微操作的实现方式如下：

      stack[top++] = value;
  

  及

• 当代码被JIT编译时，字节码指令序列被转换成本机指令序列，实现与字节码相同的功能。操作数堆栈位置映射到本机寄存器或内存位置；e、 g.在当前本机堆栈帧中。映射涉及各种优化，旨在优先使用寄存器（快）而不是内存（慢）
  因此，在JIT编译的情况下，操作数堆栈不再具有明确的物理存在性，但编译程序的整体行为与操作数堆栈确实存在的情况相同1

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1-实际上，考虑Java内存模型时，它可能并不完全相同。然而，记忆模型明确了差异的界限。在单线程计算不与外部交互的情况下（如I/O、时钟等），不可能有明显的差异。

+1供《搭便车者宇宙指南》参考。你让我很开心哈哈哈我可以问一下CPU级操作数堆栈是如何工作的吗？我搞不清他们之间的关系。感觉只有一个或另一个应该做这项工作（即：执行指令）：）。如果可能的话，你能简单地解释一下中间的流程吗？@stdout-Java虚拟机与CPU非常相似，这是有意的。一旦HotSpot对字节码进行了最小的首次通过优化，上面的堆栈很可能就是CPU堆栈（我还没有进入VM优化）。事实上，

iadd

很可能成为CPU的

ADD

或

ADC

（带进位添加）操作或类似操作。

iadd        # Pops those off the stack, adds them, and pushes the result

+−−−−−−−+ | stack | +−−−−−−−+ | 37 | +−−−−−−−+

iload_2     # Push the value from local variable 2 onto the stack

+−−−−−−−+ | stack | +−−−−−−−+ | 5 | | 37 | +−−−−−−−+

iadd        # Pops those off the stack, adds them, and pushes the result

+−−−−−−−+ | stack | +−−−−−−−+ | 42 | +−−−−−−−+

    stack[top++] = value;

    value = stack[--top];