一. java棧：

java棧是一塊執行緒私有的記憶體空間。如果說，java堆和程式資料密切相關，那麼java棧就是和執行緒執行密切相關的。執行緒執行的基本行為是函式呼叫,每次函式呼叫的資料都是通過Java棧傳遞的。

java heap,java stack 與Javametaspace之間的關係：

特點：

• 執行緒私有
• 棧由一系列幀組成（因此Java棧也叫做幀棧）
• 幀儲存一個方法的區域性變數、運算元棧、常量池指標
• 每一次方法呼叫建立一個幀，並壓棧

1.棧的結構和組成：

1）棧的結構:

• 這是一塊先進後出的資料結構，只支援出棧和入棧兩種操作。在java棧中儲存的主要內容是棧幀。每一次函式呼叫都會有一個相應的棧幀入棧，每個函式呼叫結束，都有一個棧幀彈出java棧。當前正在執行的函式對應的棧就是當前的幀（位於棧頂）。
• 每個棧幀中，至少包含區域性變數表，運算元棧和幀資料區幾個部分。
• 注意由於每次函式呼叫都會生成棧幀並佔有一定的棧空間。因此如果棧空間不足，函式呼叫就無法進行下去。系統就會丟擲StackOverflowOver棧溢位的錯誤。例如遞迴時，會有很多棧幀入棧。jvm提供了-Xss來指定執行緒的最大棧空間，這個引數決定了函式呼叫的深度。

2）棧組成：

棧由棧幀組成，棧幀由區域性變數表，運算元棧，幀資料區組成。

• 區域性變數表：
  用於儲存函式的引數（實參）變數和區域性變數。區域性變數表中的變數只在當前函式呼叫中有效，當函式呼叫結束後，隨著函式棧幀的銷燬，區域性變數表也會隨之銷燬。

• 運算元棧：
  棧幀的一部分，也是個先入先出的資料結構。用於計算過程的中間結果，同時作為計算過程中變數臨時的儲存空間。

public static int add(int a,int b){
   int c=0;
   c=a+b;
   return c;
}

呼叫函式的過程：
0: iconst_0 // 0壓棧
1: istore_2 // 彈出int，存放於區域性變數2
2: iload_0 // 把區域性變數0壓棧
3: iload_1 // 區域性變數1壓棧
4: iadd //彈出2個變數，求和，結果壓棧
5: istore_2 //彈出結果，放於區域性變數2
6: iload_2 //區域性變數2壓棧
7: ireturn //返回

a,b變數的值分別是100和98,以下是運算元棧的工作原理以及和區域性變數表的關係：

• 幀資料區：
  棧幀需要資料開支援常量池解析，正常方法返回和異常處理等
  以下的例子是個遞迴，沒有遞迴的出口，會出現棧溢位，並列印遞迴的深度。

 public class TestStackDeep {
    private static int count=0;
    public static void recursion(long a,long b,long c){
        long e=1,f=2,g=3,h=4,i=5,k=6,q=7,x=8,y=9,z=10;
        count++;
        System.out.println(count);
        recursion(a, b, c);
    }

    public static void recursion(){
        count++;
        System.out.println(count);

        recursion();
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
//          recursion(0L,0L,0L);
            recursion();
        }catch (Exception e){
            System.out.println("deep of calling="+count);
            e.fillInStackTrace();
        }
    }
}

影響棧空間使用的因素：
1.闡述列表的引數多。
2.遞迴的深度過深了。

• -Xss256k:
  deep of calling=568
  遞迴呼叫了568次

• -Xss512k:
  deep of calling=3030
  遞迴呼叫了568次

• Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
  棧溢位，棧的空間滿了。可以通過減少引數或區域性變數的個數，減少棧空間的佔用，達到函式多呼叫幾次的目的。

• 呼叫recursion(a, b, c);-Xss256k：
  最大深度716

• 呼叫呼叫recursion（），-Xss256k：
  最大深度1963

• 可以看到在相同的棧容量下，區域性變數少的函式可以支援更深的函 數呼叫。

二.棧上分配：

棧上分配是jvm的一個優化技術，對於那些執行緒私有的物件，可以將它們分配在棧上，而不是堆上。棧上分配的好處是可以在函式呼叫後自行銷燬，而不是GC介入，從而提升了系統的效能。
棧上分配的基礎是逃逸分析，逃逸分析的目的是判斷物件的作用域是否有可能逃逸出函式體。
函式alloc()內的變數b是執行緒私有的區域性變數，

public class OnStackTest {
    public static void alloc(){
        byte[] b=new byte[2];
        b[0]=1;
    }

    public static void main(String[] args) {
        long b=System.currentTimeMillis();
        for(int i=0;i<100000000;i++){
            alloc();
        }
        long e=System.currentTimeMillis();
        System.out.println(e-b);
    }
}

• 第一種執行方式：-server -Xmx10m -Xms10m -XX:+DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC

• 這種方式new物件在棧上分配，gc不參與回收，因為變數僅僅在棧上分配空間，降低gc的工作量，同時防止堆上的空間被佔用
  輸出結果 5 效率很高。

• 第二種執行方式：-server -Xmx10m -Xms10m -XX:-DoEscapeAnalysis -XX:+PrintGC
  這種方式new物件在java堆上分配，gc參與釋放
  輸出結果：
  ……
  [GC 3550K->478K(10240K), 0.0000977 secs]
  [GC 3550K->478K(10240K), 0.0001361 secs]
  [GC 3550K->478K(10240K), 0.0000963 secs]
  564
  GC的效率明顯低於棧上分配對棧幀的銷燬的效率。

• 小物件（一般幾十個bytes），在沒有逃逸的情況下，可以直接分配在棧上

• 直接分配在棧上，可以自動回收，減輕GC壓力
  大物件或者逃逸物件無法棧上分配

逃逸分析：
下面的程式碼顯示了一個逃逸的物件：因為程式碼中的User的作用域是整個Main Class，所以user物件是可以逃逸出函式體的。

public class PartionOnStack {
   static class User{
    private int id;
    private String name;
    public User(){}
       }
    private static  User user;//在這裡逃逸
    public static void foo() {
    user=new User();
    user.id=1;
    user.name="sixtrees";
    }
    public static void main(String[] args) {
    foo();
    }
}

下面的程式碼展示的則是一個不能逃逸的程式碼段。（不能逃逸的才能棧上分配）

public class PartionOnStack {
    class User{
    private int id;
    private String name;
    public User(){}
       }
    public  void foo() {
    User user=new User();
    user.id=1;
    user.name="sixtrees";
    }
    public static void main(String[] args) {
    PartionOnStack pos=new PartionOnStack();
    pos.foo();
    }
}

總結：
*小物件（一般幾十個bytes），在沒有逃逸的情況下，可以直接分配在棧上
*直接分配在棧上，可以自動回收，減輕GC壓力
*大物件或者逃逸物件無法棧上分配