JVM中操作数栈的作用是什么？

Question

JVM 运行-时间数据区为正在执行的每个方法单独堆栈。它包含操作数栈和局部变量。每次加载一个变量，都需要const到操作数栈，然后store到局部变量。为什么不直接操作局部变量table，还有一些看似重复的工作？

Answer 1

带有直接操作数的指令集必须对每条指令中的操作数进行编码。相反，对于使用操作数栈的指令集，操作数是隐式的。

在考虑将常量加载到变量中这样的琐碎操作时，隐式参数的优势并不明显。这个例子比较了一个“opcode, constant, opcode, variable-index”序列和“opcode, constant, variable index”，所以看起来直接寻址更简单更紧凑。

但是让我们看看，例如return Math.sqrt(a * a + b * b);

假设变量索引从零开始，字节码看起来像

   0: dload_0
   1: dload_0
   2: dmul
   3: dload_2
   4: dload_2
   5: dmul
   6: dadd
   7: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Math.sqrt:(D)D
  10: dreturn
  11 bytes total

对于直接寻址架构，我们需要类似

的东西

dmul a,a → tmp1
dmul b,b → tmp2
dadd tmp1,tmp2 → tmp1
invokestatic #2 tmp1 → tmp1
dreturn tmp1

我们必须用索引替换名称。

虽然这个序列由较少的指令组成，但每条指令都必须对其操作数进行编码。当我们希望能够寻址256个局部变量时，每个操作数需要一个字节，所以每条算术指令需要三个字节加操作码，调用需要加两个操作码和方法地址，return需要加一个操作码.因此对于字节边界的指令，这个序列需要 19 个字节，比等效的 Java 字节码多得多，同时被限制为 256 个局部变量，而字节码最多支持 65536 个局部变量。

这展示了操作数栈概念的另一个优势。 Java 字节码允许组合不同的优化指令，例如用于加载整数常量的有 iconst_n、bipush、sipush 和 ldc，用于将其存储到变量中的有 istore_n、istore n，以及 wide istore n。当它应该支持范围广泛的常量和变量数量但仍支持紧凑指令时，具有直接变量寻址的指令集将需要针对每个组合的不同指令。同样，它需要所有算术指令的多个版本。

您可以使用两个操作数形式，而不是三操作数形式，其中一个源变量也指示目标变量。这会产生更紧凑的指令，但如果之后仍需要操作数的值，则需要额外的传输指令。操作数栈形式还是比较紧凑的

请记住，这仅描述了操作。执行环境在执行代码时不需要严格遵循这个逻辑。所以除了最简单的解释器，所有的JVM实现在执行前都会把它转换成不同的形式，所以原来存储的形式对实际执行性能没有影响。它只影响 space 要求和加载时间，这两者都受益于更紧凑的表示。这尤其适用于通过可能较慢的网络连接传输的代码，其中一种用例，Java 最初是为

设计的

JVM中操作数栈的作用是什么？

What is the role of operand stack in JVM?

java

jvm

bytecode

jvm-bytecode