Java虚拟机字节码：从入门到实战
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线程、栈与栈桢

在Java中，Java线程与操作系统一对一绑定，Java虚拟机栈也与操作系统线程栈映射，操作系统线程在Java线程创建时创建。前面介绍-Xss配置虚拟机栈的大小便是指定操作系统线程栈的大小。

我们以Java命令启动一个Java程序就是启动一个JVM进程。JVM启动后会加载类字节码执行，类的加载过程见本书第三章。程序中main方法是Java程序的入口，JVM会为main方法的执行分配一个线程，叫main线程。如代码清单1-4所示。

代码清单1-4 打印main方法所在线程名

public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 输出：main
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}

我们编写的Java代码都会在线程中执行，而在Java中创建Thread对象并调用start方法时，JVM会为其创建一个Java线程，并创建一个操作系统线程，将操作系统线程绑定到Java线程上。HotSpot虚拟机线程start流程如下：

// 第一步：jvm.cpp文件中，JVM_StartThread方法
native_thread = new JavaThread(&thread_entry, sz);
// 第二步： thread.cpp文件中，JavaThread的构建方法
os::create_thread(this, thr_type, stack_sz);
// 第三步：os_linux.cpp文化中，os::create_thread方法
OSThread* osthread = new OSThread(NULL, NULL);
thread->set_osthread(osthread);

虽然Java是一门面向对象的语言，但程序运行依然是基于方法的调用，每个方法对应一个栈桢，方法的调用对应栈桢的入栈和出栈。Java类中每个方法的代码经过编译处理后最终变为字节码指令存储在Code属性中，这部分内容会在第二章解析Class文件结构时进行详解。栈与栈桢的关系如图1.7所示。

图1.7 线程、栈与栈桢的关系

在调用Thread对象的start方法时，该线程对应的虚拟机栈的第一个栈桢是run方法。run方法中每调用一个方法就对应一个栈桢的入栈，一个方法只有执行结束才会出栈。方法执行结束包括方法抛出异常结束、return命令返回。

栈的大小是固定的，默认栈大小是1M，可通过-Xss参数配置。因此，从run方法开始，如果调用链路过深，如递归方法，在栈没有足够的空间容纳下一个栈桢的入栈时，就会出现StackOverflowError错误，同时当前栈被销毁，当前线程结束。HotSpot虚拟机的实现源码[1]如代码清单1-6所示。

代码清单1-6 HotSpot方法调用源码

void JavaCalls::call(JavaValue* result, methodHandle method, JavaCallArguments* args, TRAPS) {
  os::os_exception_wrapper(call_helper, result, &method, args, THREAD);
}

void JavaCalls::call_helper(JavaValue* result, methodHandle* m, JavaCallArguments* args, TRAPS) {
  methodHandle method = *m;
  JavaThread* thread = (JavaThread*)THREAD;
  .......
   // 判断当前线程的调用栈是否有足够的内存
  if (!os::stack_shadow_pages_available(THREAD, method)) {
     // 内存不足，抛出stack_overflow异常
    Exceptions::throw_stack_overflow_exception(THREAD, __FILE__, __LINE__, method);
    return;
  } else {
    // 占用足够的内存
    os::bang_stack_shadow_pages();
  }
  ......
}

注释：

[1] 源码在hotspot/src/share/vm/runtime/javaCalls.cpp文件中

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