ASM：（7）Frame
原文：https://lsieun.github.io/java-asm-01/method-initial-frame.html
Frame内存结构
JVM Architecture由Class Loader SubSystem、Runtime Data Areas和Execution Engine三个主要部分组成，如下图所示。其中，Runtime Data Areas包括Method Area、Heap Area、Stack Area、PC Registers和Native Method Stack等部分。
在程序运行的过程中，每一个线程（Thread）都对应一个属于自己的JVM Stack。当一个新线程（Thread）开始的时候，就会在内存上分配一个属于自己的JVM Stack；当该线程（Thread）执行结束的时候，相应的JVM Stack内存空间也就被回收了。
在JVM Stack当中，是栈的结构，里面存储的是frames；每一个frame空间可以称之为Stack Frame。当调用一个新方法的时候，就会在JVM Stack上分配一个frame空间（入栈操作）；当方法退出时，相应的frame空间也会JVM Stack上进行清除掉（出栈操作）。
在Stack Frame（栈帧）内存空间当中，有两个重要的结构，即local variables和operand stack。
在Stack Frame当中，operand stack是一个栈的结构，遵循“后进先出”（LIFO）的规则，local variables则是一个数组，索引从0开始。
对于每一个方法来说，它都是在自己的Stack Frame上来运行的：
- 在编译的时候（compile time），local variables和operand stack的空间大小就确定下来了。比如说，一个
.java文件经过编译之后，得到.class文件，对于其中的某一个方法来说，它的local variable占用10个slot空间，operand stack占用4个slot空间。 - 在运行的时候（run-time），在local variables和operand stack上存放的数据，会随着方法的执行，不断发生变化。
那么，在运行的时候（run-time），刚进入方法，但还没有执行任何指令（instruction），那么，此时、此刻，local variables和operand stack是一个什么样的状态呢？
在Stack Frame空间当中，local variables和operand stack会有一个开始的状态和一个结束的状态。
方法的初始Frame
在方法刚开始的时候，operand stack是空的，不需要存储任何的数据，而local variables的初始状态，则需要考虑两个因素：
- 是否需要存储this？通过判断当前方法是否为static方法。
- 如果当前方法是static方法，则不需要存储
this。 - 如果当前方法是non-static方法，则需要在local variables索引为
0的位置存在一个this变量。
- 如果当前方法是static方法，则不需要存储
- 当前方法是否接收参数。方法接收的参数，会按照参数的声明顺序放到local variables当中。
- 如果方法参数不是
long和double类型，那么它在local variable当中占用1个位置。 - 如果方法的参数是
long或double类型，那么它在local variable当中占用2个位置。
- 如果方法参数不是
static方法
假设HelloWorld当中有一个静态add(int, int)方法，如下所示：
public class HelloWorld {
public static int add(int a, int b) {
return a + b;
}
}
该方法包含的Instruction内容如下（使用javap -c sample.HelloWorld命令查看）：
public static int add(int, int);
Code:
0: iload_0
1: iload_1
2: iadd
3: ireturn
该方法整体的Frame变化如下：
add(II)I
[int, int] []
[int, int] [int]
[int, int] [int, int]
[int, int] [int]
[] []
或者：
// {int, int} | {}
0000: iload_0 // {int, int} | {int}
0001: iload_1 // {int, int} | {int, int}
0002: iadd // {int, int} | {int}
0003: ireturn // {} | {}
non-static方法
假设HelloWorld当中有一个非静态add(int, int)方法，如下所示：
public class HelloWorld {
public int add(int a, int b) {
return a + b;
}
}
该方法包含的Instruction内容如下：
public int add(int, int);
Code:
0: iload_1
1: iload_2
2: iadd
3: ireturn
该方法整体的Frame变化如下：
add(II)I
[sample/HelloWorld, int, int] []
[sample/HelloWorld, int, int] [int]
[sample/HelloWorld, int, int] [int, int]
[sample/HelloWorld, int, int] [int]
[] []
或者：
add:(II)I
// {this, int, int} | {}
0000: iload_1 // {this, int, int} | {int}
0001: iload_2 // {this, int, int} | {int, int}
0002: iadd // {this, int, int} | {int}
0003: ireturn // {} | {}
long和double类型
假设HelloWorld当中有一个非静态add(long, long)方法，如下所示：
public class HelloWorld {
public long add(long a, long b) {
return a + b;
}
}
该方法包含的Instruction内容如下：
public long add(long, long);
Code:
0: lload_1
1: lload_3
2: ladd
3: lreturn
该方法整体的Frame变化如下：top是协助long占位置。
add(JJ)J
[sample/HelloWorld, long, top, long, top] []
[sample/HelloWorld, long, top, long, top] [long, top]
[sample/HelloWorld, long, top, long, top] [long, top, long, top]
[sample/HelloWorld, long, top, long, top] [long, top]
[] []
或者：
add:(JJ)J
// {this, long, top, long, top} | {}
0000: lload_1 // {this, long, top, long, top} | {long, top}
0001: lload_3 // {this, long, top, long, top} | {long, top, long, top}
0002: ladd // {this, long, top, long, top} | {long, top}
0003: lreturn // {} | {}
总结
本文对方法初始的Frame进行了介绍，内容总结如下：
- 第一点，在JVM当中，每一个方法的调用都会分配一个Stack Frame内存空间；在Stack Frame内存空间当中，有local variables和operand stack两个重要结构；在Java文件进行编译的时候，方法对应的local variables和operand stack的大小就决定了。
- 第二点，如何计算方法的初始Frame。在方法刚开始的时候，Stack Frame中的operand stack是空的，而只需要计算local variables的初始状态；而计算local variables的初始状态，则需要考虑当前方法是否为static方法、是否接收方法参数、方法参数中是否有
long和double类型