1. 概念

Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）是线程私有的，栈使用的内存不需要保证是连续的，栈帧存储了方法的局部变量表、操作数栈、动态连接和方法返回地址等信息。每一个方法从调用至执行完成的过程，都对应着一个栈帧在虚拟机栈里从入栈到出栈的过程。

Java虚拟机规范即允许Java虚拟机栈被实现成固定大小（-Xss），也允许通过计算结果动态来扩容和收缩大小。如果采用固定大小的Java虚拟机栈，那每个线程的Java虚拟机栈容量可以在线程创建的时候就已经确定，并写入方法表的Code属性之中。

Java虚拟机以方法作为最基本的执行单元，“栈帧”（Stack Frame）则是用于支持虚拟机进行方法调用和方法执行背后的数据结构，它也是虚拟机运行时数据区中的虚拟机栈（Virtual Machine Stack）的栈元素。栈帧存储了方法的局部变量表、操作数栈、动态连接和方法返回地址等信息。

在运行时的线程中，只有当前栈帧有效（Java虚拟机栈中栈顶的栈帧），与当前栈帧相关联的方法称为当前方法。每调用一个新的方法，被调用方法对应的栈帧就会被放到栈顶（入栈），也就是成为新的当前栈帧。当一个方法执行完成退出的时候，此方法对应的栈帧也相应销毁（出栈）。

2. 局部变量表

2.1变量槽

局部变量表的容量以变量槽（Variable Slot）为最小单位，不过Java虚拟机规范中并没有明确规定每个Slot所占据的内存空间大小。Java虚拟机规范允许Slot的长度可以随着处理器、操作系统或者虚拟机的不同而发生变化。对于64位的数据类型，虚拟机会以高位在前的方式为其分配两个连续的Slot空间。即long和double两种类型。做法是将long和double类型速写分割为32位读写的做法，使用第n和第n+1两个Slot来表示。

2.2 局部变量表特性

如果是实例方法（非static方法），那么局部变量表中的第0位索引的Slot默认是用来传递方法所属对象实例的引用，在方法中可以通过关键字this来访问这个隐含的参数。其余参数按照参数表的顺序来排列，占用从1开始的局部变量Slot，参数表分配完毕后，再根据方法体内部定义的变量顺序和作用域分配其余的Slot。简而言之如图所示，static方法在变量表中没有this参数，实例方法有this，且序号靠前。

局部变量表中的Slot是可重用的，方法体中定义的变量，其作用域并不一定会覆盖整个方法体，如果当前字节码程序计数器的值已经超过了某个变量的作用域，那么这个变量相应的Slot就可以交给其他变量去使用，节省栈空间，但也有可能会影响到系统的垃圾收集行为。局部变量在使用完以后它的槽会让给其他变量重复使用。如图中b变量的槽使用完后，c变量也使用了序号2的槽，达到了节约空间的效果。

变量槽的重复使用会影响垃圾收集行为，在垃圾收集时候会对象无法回收的情况情况。如图中左为回收对象失败，经过修改后如图中右边顺利回收了对象。

placeholder能否被回收的根本原因就是：局部变量表中的变量槽是否还存有关于placeholder数组对象的引用。首先需要代码离开了placeholder的作用域。但由于没有发生过任何对局部变量表的读写操作，placeholder原本所占用的变量槽还没有被其他变量所复用，所以作为GC Roots一部分的局部变量表仍然保持着对它的关联。这种关联没有被及时打断，绝大部分情况下影响都很轻微。但如果遇到一个方法，其后面的代码有一些耗时很长的操作，而前面又定义了占用了大量内存但实际上已经不会再使用的变量，手动将其设置为null值（用来代替那句int a=0，把变量对应的局部变量槽清空）。

3. 操作数栈

操作数栈(Operand Stack)也常称为操作栈，它是一个后入先出栈(LIFO)。同局部变量表一样，操作数栈的最大深度也在编译的时候写入到方法的Code属性的max_stacks数据项中。

另外在概念模型中，两个不同栈帧作为不同方法的虚拟机栈的元素，是完全相互独立的。但是在大多虚拟机的实现里都会进行一些优化处理，令两个栈帧出现一部分重叠。让下面栈帧的部分操作数栈与上面栈帧的部分局部变量表重叠在一起，这样做不仅节约了一些空间，更重要的是在进行方法调用时就可以直接共用一部分数据，无须进行额外的参数复制传递了，重叠的过程如图所示。

4.动态链接

Class文件的常量池中存有大量的符号引用，字节码中的方法调用指令就以常量池里指向方法的符号引用作为参数。这些符号引用一部分会在类加载阶段或者第一次使用的时候就被转化为直接引用，这种转化被称为静态解析。另外一部分将在每一次运行期间都转化为直接引用，这部分就称为动态连接。动态链接保存的是指向方法区常量池中该方法的引用。