一、什么是棧（Stack）

棧（Stack） 是一種受限的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，只能在一端（稱為 棧頂（Top））進行插入和刪除操作。
它遵循 后進先出（LIFO, Last In First Out） 的原則 —— 后放進去的元素先被取出。

可以把它想象成“疊盤子”的場景：

把盤子一個個疊上去 → 壓棧（push）

取盤子時只能從最上面拿 → 彈棧（pop）

這就是棧的直觀模型。

二、棧的基本操作

三、棧的存儲結(jié)構(gòu)

棧可以通過兩種方式實現(xiàn)：

順序棧（Array Stack）：
使用數(shù)組實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡單、訪問高效。

常用于空間大小可預(yù)估的情況。

JVM 的操作數(shù)棧就是基于數(shù)組實現(xiàn)的。

鏈棧（Linked Stack）：
使用鏈表實現(xiàn)，插入刪除靈活，不需要預(yù)設(shè)大小。

適合棧深不確定的場景（如深度遞歸）。

四、棧的典型應(yīng)用場景

1. 函數(shù)調(diào)用與返回（Call Stack）

當函數(shù) A 調(diào)用函數(shù) B 時：

函數(shù) A 的局部變量與返回地址會被壓入棧；

JVM 跳轉(zhuǎn)執(zhí)行函數(shù) B；

當 B 執(zhí)行完畢后，棧頂記錄被彈出，返回 A 的調(diào)用點繼續(xù)執(zhí)行。

void A() {
    B();
}
void B() {
    System.out.println("Hello Stack");
}

執(zhí)行流程：

A() 調(diào)用 → JVM 為 A 創(chuàng)建棧幀 → 壓棧
A 調(diào)用 B → JVM 為 B 創(chuàng)建棧幀 → 壓棧
B 執(zhí)行完 → B 的棧幀出棧 → 返回 A
A 執(zhí)行完 → A 的棧幀出棧

每個方法調(diào)用都對應(yīng)著 一次入棧與出棧操作。
這就是我們常說的“調(diào)用棧”。

2. 表達式求值與語法解析

棧是編譯器和解釋器處理中綴表達式的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。

例如表達式：

(1 + 2) * 3

求值過程（編譯器利用棧存儲操作符與中間結(jié)果）：

（1）讀取 ( → 壓棧（表示新的子表達式）

（2）讀取 1 → 壓棧（操作數(shù)）

（3）讀取 + → 壓棧（操作符）

（4）讀取 2 → 壓棧

（5）遇到 ) → 彈出操作符與操作數(shù)計算（得到 3），結(jié)果壓棧

（6）讀取 * → 壓棧

（7）讀取 3 → 壓棧

（8）彈出 * 與兩個操作數(shù)計算（得到 9）

最終結(jié)果為 9。

類似邏輯也用于：

括號匹配校驗（檢查是否“左括號=右括號”）

中綴轉(zhuǎn)后綴（逆波蘭表達式）

編譯器語法樹構(gòu)建

3. 遞歸與回溯（Recursion & Backtracking）

遞歸調(diào)用的本質(zhì)，就是函數(shù)不斷地入棧與出棧。

例如計算階乘：

int factorial(int n) {
    if (n == 1) return 1;
    return n * factorial(n - 1);
}

執(zhí)行 factorial(3) 的過程：

factorial(3) → 入棧
factorial(2) → 入棧
factorial(1) → 入棧
factorial(1) 返回 1 → 出棧
factorial(2) 返回 2 * 1 = 2 → 出棧
factorial(3) 返回 3 * 2 = 6 → 出棧

當最內(nèi)層函數(shù)執(zhí)行完畢后，系統(tǒng)會逐層彈棧返回結(jié)果。
這正是遞歸函數(shù)能“自動返回”的根本原因。

4.其他算法中的應(yīng)用

DFS（深度優(yōu)先搜索）：利用棧保存待訪問的節(jié)點

括號匹配：用棧判斷表達式是否合法

瀏覽器前進/后退：前進與回退分別用兩個棧保存歷史

撤銷（Undo）操作：通過棧記錄每次修改歷史，支持一步步撤銷

五、棧在 JVM 中的體現(xiàn)

JVM 是一臺 基于棧的虛擬機。
這里的“棧”指的是 每個線程獨有的 JVM 棧（Java Virtual Machine Stack）。
它記錄了方法調(diào)用過程與執(zhí)行狀態(tài)，是 Java 程序運行的核心結(jié)構(gòu)。

1.JVM 棧的結(jié)構(gòu)與作用

當線程創(chuàng)建時，JVM 會為其分配一個獨立的 JVM 棧。
每次方法調(diào)用時，都會在這個棧中創(chuàng)建一個 棧幀（Stack Frame）。

每個棧幀包含以下關(guān)鍵部分：

當方法被調(diào)用時：棧幀入棧
當方法執(zhí)行完畢時：棧幀出棧

每個線程的調(diào)用鏈條就是 JVM 棧幀的入棧與出棧過程。

2. 操作數(shù)棧：JVM 的“計算引擎”

JVM 并不像 CPU 一樣通過寄存器運算，而是依靠 操作數(shù)棧（Operand Stack） 來完成計算。

例如：

int a = 1;
int b = 2;
int c = a + b;

對應(yīng)字節(jié)碼：

0: iconst_1    // 將常量1壓入棧
1: istore_1    // 彈出1，存入局部變量表槽1 (a)
2: iconst_2    // 壓入常量2
3: istore_2    // 彈出2，存入槽2 (b)
4: iload_1     // 取出a壓入操作數(shù)棧
5: iload_2     // 取出b壓入操作數(shù)棧
6: iadd        // 彈出兩個數(shù)相加，結(jié)果壓棧
7: istore_3    // 彈出結(jié)果，存入槽3 (c)

所有運算都通過“壓入棧 → 運算 → 彈出”完成。

這正是 JVM 基于棧結(jié)構(gòu)執(zhí)行指令的直接體現(xiàn)。

3. JVM 調(diào)用棧過程

例如：

public static void main(String[] args) {
    foo();
}
public static void foo() {
    bar();
}
public static void bar() {}

執(zhí)行過程：

可以把調(diào)用棧理解為“任務(wù)清單疊疊樂”：
每次調(diào)用方法就是“加一張任務(wù)卡”，執(zhí)行完就“拿掉最上面的那張”。

六、棧與 JVM 的關(guān)系對照表

五、總結(jié)

        棧（Stack）是一種遵循“后進先出”（LIFO）原則的線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，只能在一端進行插入和刪除操作，常用來保存臨時數(shù)據(jù)和控制程序執(zhí)行流程。在計算機中，棧的思想貫穿編譯、運行與算法設(shè)計全過程：在算法中用于遞歸、回溯、括號匹配、撤銷操作等；在編譯器中用于表達式求值和語法解析；在 JVM 中，每個線程都有獨立的 JVM 棧，用來管理方法調(diào)用，通過“棧幀”的入棧與出棧保存局部變量、返回地址和計算過程，操作數(shù)棧則承擔所有計算任務(wù)?？梢哉f，棧不僅是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的重要基礎(chǔ)，更是理解程序執(zhí)行機制、方法調(diào)用過程和虛擬機底層原理的核心。

到此這篇關(guān)于Java中的棧概述及JVM 中的棧結(jié)構(gòu)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)java jvm棧內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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