第7篇-为Java方法创建栈帧

在 第6篇-Java方法新栈帧的创建 介绍过局部变量表的创建，创建完成后的栈帧状态如下图所示。

各个寄存器的状态如下所示。

// %rax寄存器中存储的是返回地址
rax: return address     
// 要执行的Java方法的指针
rbx: Method*          
// 本地变量表指针  
r14: pointer to locals 
// 调用者的栈顶
r13: sender sp 

注意rax中保存的返回地址，因为在generate_call_stub()函数中通过__ call(c_rarg1) 语句调用了由generate_normal_entry()函数生成的entry_point，所以当entry_point执行完成后，还会返回到generate_call_stub()函数中继续执行__ call(c_rarg1) 语句下面的代码，也就是

第5篇-调用Java方法后弹出栈帧及处理返回结果 涉及到的那些代码。

调用的generate_fixed_frame()函数的实现如下：

源代码位置：openjdk/hotspot/src/cpu/x86/vm/templateInterpreter_x86_64.cpp
 
void TemplateInterpreterGenerator::generate_fixed_frame(bool native_call) {
  // 把返回地址紧接着局部变量区保存
  __ push(rax);     
  // 为Java方法创建栈帧       
  __ enter();      
  // 保存调用者的栈顶地址        
  __ push(r13);           
   // 暂时将last_sp属性的值设置为NULL_WORD 
  __ push((int)NULL_WORD); 
  // 获取ConstMethod*并保存到r13中
  __ movptr(r13, Address(rbx, Method::const_offset()));     
  // 保存Java方法字节码的地址到r13中
  __ lea(r13, Address(r13, ConstMethod::codes_offset()));    
  // 保存Method*到堆栈上
  __ push(rbx);             
 
  // ProfileInterpreter属性的默认值为true，
  // 表示需要对解释执行的方法进行相关信息的统计
  if (ProfileInterpreter) {
    Label method_data_continue;
    // MethodData结构基础是ProfileData，
    // 记录函数运行状态下的数据
    // MethodData里面分为3个部分，
    // 一个是函数类型等运行相关统计数据，
    // 一个是参数类型运行相关统计数据，
    // 还有一个是extra扩展区保存着
    // deoptimization的相关信息
    // 获取Method中的_method_data属性的值并保存到rdx中
    __ movptr(rdx, Address(rbx,
           in_bytes(Method::method_data_offset())));
    __ testptr(rdx, rdx);
    __ jcc(Assembler::zero, method_data_continue);
    // 执行到这里，说明_method_data已经进行了初始化，
    // 通过MethodData来获取_data属性的值并存储到rdx中
    __ addptr(rdx, in_bytes(MethodData::data_offset()));
    __ bind(method_data_continue);
    __ push(rdx);      
  } else {
    __ push(0);
  }
  
  // 获取ConstMethod*存储到rdx
  __ movptr(rdx, Address(rbx, 
        Method::const_offset()));          
  // 获取ConstantPool*存储到rdx
  __ movptr(rdx, Address(rdx, 
         ConstMethod::constants_offset())); 
 // 获取ConstantPoolCache*并存储到rdx
  __ movptr(rdx, Address(rdx, 
         ConstantPool::cache_offset_in_bytes())); 
  // 保存ConstantPoolCache*到堆栈上
  __ push(rdx); 
  // 保存第1个参数的地址到堆栈上
  __ push(r14); 
 
  if (native_call) {
   // native方法调用时，不需要保存Java
   // 方法的字节码地址，因为没有字节码
    __ push(0); 
  } else {
   // 保存Java方法字节码地址到堆栈上，
   // 注意上面对r13寄存器的值进行了更改
    __ push(r13);
  }
  
  // 预先保留一个slot，后面有大用处
  __ push(0); 
  // 将栈底地址保存到这个slot上
  __ movptr(Address(rsp, 0), rsp); 
}

对于普通的Java方法来说，生成的汇编代码如下：　　

push   %rax
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
push   %r13
pushq  $0x0
mov    0x10(%rbx),%r13
lea    0x30(%r13),%r13 // lea指令获取内存地址本身
push   %rbx
mov    0x18(%rbx),%rdx
test   %rdx,%rdx
je     0x00007fffed01b27d
add    $0x90,%rdx
push   %rdx
mov    0x10(%rbx),%rdx
mov    0x8(%rdx),%rdx
mov    0x18(%rdx),%rdx
push   %rdx
push   %r14
push   %r13
pushq  $0x0
mov    %rsp,(%rsp)

汇编比较简单，这里不再多说。执行完如上的汇编后生成的栈帧状态如下图所示。

这里要说明一下：栈帧有些部分是可变大小的，而有些是固定的。固定的如从return address到bytecode index/pointer，在bytecode index/pointer之下会有不固定部分monitor（在锁部分将详细介绍）或者表达式栈部分。

其中的old stack pointer（sender_sp）在被调用者栈帧中，存储调用者在跳转时的 sp 指针，而last sp在调用者栈帧中，存储调用者跳转时的sp指针（仅限java方法间跳转）。调用者栈帧中的 last sp 和被调用者栈帧中的 sender sp 指向同一位置。如果不懂也没关系，后面在介绍线程栈的各种转换时自然会明白。
调用完generate_fixed_frame()函数后一些寄存器中保存的值如下：

rbx：Method*
ecx：invocation counter
r13：bcp(byte code pointer)
rdx：ConstantPool* 常量池的地址
r14：本地变量表第1个参数的地址

执行完generate_fixed_frame()函数后会继续返回执行InterpreterGenerator::generate_normal_entry()函数，如果是为同步方法生成机器码，那么还需要调用lock_method()函数，这个函数会改变当前栈帧的状态，添加同步所需要的一些信息，在后面介绍锁的实现时会详细介绍。

InterpreterGenerator::generate_normal_entry()函数最终会返回生成机器码的入口执行地址，然后通过变量_entry_table数组来保存，这样就可以使用方法类型做为数组下标获取对应的方法入口了。