Java中 栈内存的存取速度仅次于寄存器，如何做到的？
Java 栈内存之所以存取速度极快，仅次于 CPU 内部的寄存器，这主要得益于其固定的内存分配方式以及遵循后进先出（LIFO）的单向操作模式。我们来深入剖析一下其中的奥秘。
1. 栈内存的结构与分配：简单、有序、预分配
想象一个仓库，里面有很多堆叠起来的箱子。栈内存就像是这样一个仓库，但它的特点是：
箱子（内存块）都是同一种尺寸：在 Java 中，栈内存主要存储局部变量（基本类型和对象引用）、方法调用信息（栈帧）等。这些数据在入栈时，其大小基本是确定的。不像堆内存那样需要动态地根据对象大小来分配，栈内存的分配非常直接。
箱子一个接一个堆叠，没有缝隙：栈内存的分配和释放是连续的。当一个方法被调用时，会为它创建一个新的“栈帧”，这个栈帧就像一个箱子，被压入栈顶。当方法执行完毕，这个栈帧就会被“弹出”，整个过程是顺序的，就像堆叠盘子一样。
预先规划好的空间：JVM 在启动时，会为每个线程分配一块固定大小的栈内存。这意味着栈内存的容量是事先设定好的，不需要在运行时去寻找空闲内存块，也不需要管理内存碎片。
2. 存取机制：指针的舞蹈，无需查找
与需要遍历链表或查找散列表的堆内存不同，栈内存的存取速度飞快，关键在于其“指针”操作：
栈顶指针：你可以想象栈内存有一个“栈顶指针”，它总是指向当前栈的最顶端。
入栈（方法调用）：当一个方法被调用时，JVM 会为这个方法创建一块内存区域（栈帧），包含局部变量、参数等。这块内存被直接“放在”当前栈顶指针指向的位置，然后栈顶指针向上移动（或向下，取决于具体实现，但方向固定），指向新的栈顶。这个过程非常快，就像是在桌面上堆叠一个文件，只需将文件放到最上面，然后记下新的文件堆顶。
出栈（方法返回）：当方法执行完毕，需要返回时，JVM 只需要将栈顶指针向下移动（恢复到调用前的状态），之前压入的栈帧所占用的内存就被“丢弃”了。注意，Java 并没有真正去清零这块内存，只是逻辑上将其标记为可用。这比在堆内存中执行垃圾回收要快得多，因为不需要遍历对象、跟踪引用。
地址的直接计算：由于分配是连续且有规律的，栈内存中的变量地址通常是相对于栈顶指针的固定偏移量。例如，一个局部变量可能位于栈顶指针下方 8 个字节的位置。JVM 可以通过简单的加减法（或位移）直接计算出变量的实际内存地址，而无需进行复杂的内存查找。这种基于偏移量的访问，就像你知道文件堆顶是哪一页，而某一个具体的内容就在文件开头往下数的第 N 页一样，定位精准而迅速。
3. 为什么比堆内存快？
无垃圾回收的开销：堆内存需要垃圾回收器（GC）来寻找和回收不再使用的对象，这个过程会消耗大量的 CPU 时间和内存资源。而栈内存的内存管理是自动的，随着方法调用和返回而自动分配和释放，完全不需要 GC 的介入。
无查找和分配的开销：堆内存分配需要查找合适的空闲内存块，可能涉及复杂的内存管理算法。栈内存的分配是顺序的，就像在队尾加人，直接就能确定位置。
数据局部性好：由于方法调用的嵌套关系，栈帧通常是紧密相关的。这意味着当CPU访问一个栈帧中的数据时，很可能在很短的时间内也会访问到其他栈帧中的数据，这有利于 CPU 缓存的命中率，进一步提升了访问速度。
总结一下，Java 栈内存的存取速度之所以如此之快，是因为它采用了一种高度优化、结构简单、操作高效的内存管理机制。它通过预先分配、顺序存取、指针移动和基于偏移量的直接寻址，消除了堆内存中复杂的查找、分配和垃圾回收等耗时操作，从而实现了近乎寄存器级别的访问速度。这种设计使得方法调用和局部变量的存取成为 JVM 中最快捷的操作之一。
1. 栈内存的结构与分配：简单、有序、预分配
想象一个仓库，里面有很多堆叠起来的箱子。栈内存就像是这样一个仓库，但它的特点是：
箱子（内存块）都是同一种尺寸：在 Java 中，栈内存主要存储局部变量（基本类型和对象引用）、方法调用信息（栈帧）等。这些数据在入栈时，其大小基本是确定的。不像堆内存那样需要动态地根据对象大小来分配，栈内存的分配非常直接。
箱子一个接一个堆叠，没有缝隙：栈内存的分配和释放是连续的。当一个方法被调用时，会为它创建一个新的“栈帧”，这个栈帧就像一个箱子，被压入栈顶。当方法执行完毕，这个栈帧就会被“弹出”，整个过程是顺序的，就像堆叠盘子一样。
预先规划好的空间：JVM 在启动时，会为每个线程分配一块固定大小的栈内存。这意味着栈内存的容量是事先设定好的，不需要在运行时去寻找空闲内存块，也不需要管理内存碎片。
2. 存取机制：指针的舞蹈，无需查找
与需要遍历链表或查找散列表的堆内存不同，栈内存的存取速度飞快，关键在于其“指针”操作：
栈顶指针：你可以想象栈内存有一个“栈顶指针”，它总是指向当前栈的最顶端。
入栈（方法调用）：当一个方法被调用时，JVM 会为这个方法创建一块内存区域（栈帧），包含局部变量、参数等。这块内存被直接“放在”当前栈顶指针指向的位置，然后栈顶指针向上移动（或向下，取决于具体实现，但方向固定），指向新的栈顶。这个过程非常快，就像是在桌面上堆叠一个文件，只需将文件放到最上面，然后记下新的文件堆顶。
出栈（方法返回）：当方法执行完毕，需要返回时，JVM 只需要将栈顶指针向下移动（恢复到调用前的状态），之前压入的栈帧所占用的内存就被“丢弃”了。注意，Java 并没有真正去清零这块内存，只是逻辑上将其标记为可用。这比在堆内存中执行垃圾回收要快得多，因为不需要遍历对象、跟踪引用。
地址的直接计算：由于分配是连续且有规律的，栈内存中的变量地址通常是相对于栈顶指针的固定偏移量。例如，一个局部变量可能位于栈顶指针下方 8 个字节的位置。JVM 可以通过简单的加减法（或位移）直接计算出变量的实际内存地址，而无需进行复杂的内存查找。这种基于偏移量的访问，就像你知道文件堆顶是哪一页，而某一个具体的内容就在文件开头往下数的第 N 页一样，定位精准而迅速。
3. 为什么比堆内存快？
无垃圾回收的开销：堆内存需要垃圾回收器（GC）来寻找和回收不再使用的对象，这个过程会消耗大量的 CPU 时间和内存资源。而栈内存的内存管理是自动的，随着方法调用和返回而自动分配和释放，完全不需要 GC 的介入。
无查找和分配的开销：堆内存分配需要查找合适的空闲内存块，可能涉及复杂的内存管理算法。栈内存的分配是顺序的，就像在队尾加人，直接就能确定位置。
数据局部性好：由于方法调用的嵌套关系，栈帧通常是紧密相关的。这意味着当CPU访问一个栈帧中的数据时，很可能在很短的时间内也会访问到其他栈帧中的数据，这有利于 CPU 缓存的命中率，进一步提升了访问速度。
总结一下，Java 栈内存的存取速度之所以如此之快，是因为它采用了一种高度优化、结构简单、操作高效的内存管理机制。它通过预先分配、顺序存取、指针移动和基于偏移量的直接寻址，消除了堆内存中复杂的查找、分配和垃圾回收等耗时操作，从而实现了近乎寄存器级别的访问速度。这种设计使得方法调用和局部变量的存取成为 JVM 中最快捷的操作之一。
网友意见
严格的来说，这句话把栈（堆栈）和寄存器相提并论原则上就错了。
这两者完全不对等，没有可比性。
栈（堆栈）的对等的概念是堆，托管堆。
说白了，我们说这个变量在栈上，实际上这个变量说不定已经到了寄存器里面了。那怎么比较什么所谓的栈和寄存器的存取速度呢？
答案就是栈和堆都是内存，栈不比堆快，都是内存访问，只是访问方式上不同（导致局部性好容易在CPU缓存里）。
吐槽时间到：果然好多人传着传着原因都没了只记得结论了，最后人人都记得栈的速度比堆块，然后还觉得自己好懂底层，简直跟撸完觉得自己性生活满足一样。
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