Membuat JVM Stack Area Java dan Fungsinya

Pada dasarnya JVM adalah sebuah stack dan register mesin pada bahasa pemrograman Java. Setiap frame untuk pemanggilan method memiliki "operand stack" dan array dari variabel lokal (Lindholm, dkk. 2015). JVM menciptakan stack terpisah pada saat thread yang diciptakan. Penggunaan memori untuk JVM stack tidak dibutuhkan secara berkelanjutan. JVM hanya aktif pada dua operasi secara langsung pada Java Stack, yaitu pada saat push dan pops frame. Stack pada thread tertentu akan dianggap sebagai Runtime Stack. 

Ilustrasi JVM Stack Area

Setiap method memanggil operasinya menggunakan thread tersebut yang disediakan sesuai dengan runtime stack-nya termasuk parameter, variabel lokal, komputasi terdekat, dan data lainnya. Setelah method selesai dijalankan, entry yang cocok akan dihapus. Setelah menyelesaikan semua panggilan, method stack akan dikosongkan dan stack yang kosong akan dihancurkan oleh JVM sebelum thread dimatikan. Data yang disediakan pada stack juga tersedia untuk thread yang cocok dan tidak tersedia untuk thread sisa. Oleh karena itu, kita bisa menyebut data lokal sebagai thread safe. Setiap masukkan pada stack disebut dengan stack frame atau activation record (aktivasi penyimpanan) seperti ditunjukkan pada gambar 1.

Keterangan Gambar 1

• LVA: Local Variable Array
• OS: Operand Stack
• FD: Frame Data

Struktur Bingkai Stack
Bingkai stack pada dasarnya terdiri dari tiga bagian yaitu: variabel array lokal, stack operand, dan data frame atau bingkai data. Ketika JVM memanggil method Java, yang dilakukan JVM adalah memeriksa data class untuk menentukan jumlah huruf yang dibutuhkan oleh method pada variabel array lokal dan operand stack. JVM menciptakan stack frame dari ukuran yang sesuai untuk memanggil method dan mendorongnya menuju Java stack.

Gambar 1 Stack Frame atau Activation Record Java

Variabel array local (LVA atau local variables array):

• Variabel lokal adalah bagian dari stack frame yang diatur sebagai array berbasis nol dari kata yang digunakan.
• LVA mengandung semua parameter dan variabel lokal dari method.
• Setiap slot pada entry array terdiri dari 4 bytes.
• Nilai dari tipe data integer, dan yang setara menempati 1 entry atau slot dalam array 4 bytes.
• Nilai dari tipe data double dan long menempati 2 entry secara berurutan pada array 8 bytes.
• Tipe data byte, short, dan char akan dikonversi ke dalam tipe data integer dan menempati 1 slot ukuran 4 bytes.
• Tetapi penempatan nilai Boolean adalah bervariasi dari satu JVM ke JVM lain. Tetapi, kebanyakan JVM memberikan 1 slot untuk tipe data Boolean pada variabel array lokal.
• Parameter akan ditempatkan pada variabel array lokal dalam pesanan sesuai dengan permintaan yang dideklarasikan.
• Contohnya; misal class Example memiliki method bike(), selanjutnya diperlihatkan pada gambar 2 sebagai berikut:

/* Pendeklarasian class */
class Example
{
public void bike(int i, long l, float f, double d, Object o, byte b)
{return 0;}
}

Gambar 2 Local Variables Array pada Java

Operand Stack (OS):

• JVM menggunakan operand stack sebagai ruang kerja seperti rough work atau tempat penyimpanan hasil kalkulasi sementara.
• Operand stack diatur sebagai array huruf seperti variabel array lokal, namun tidak seperti pengaksesan menggunakan indek, seperti variabel array lokal, melainkan pengaksesannya menggunakan beberapa instruksi sehingga bisa mendorong nilai menuju operand stack dan beberapa instruksi yang bisa mengeluarkan nilai dari operand stack, serta beberapa instruksi lain yang bisa menunjukkan kebutuhan operasi.
• Contohnya; diperlihatkan beberapa JVM menggunakan kode berikut yang dapat disubstrak ke dalam dua variabel lokal yang mengandung dua integer dan menyimpannya pada variabel lokal ketiga.

iload_0 // mendorong int dalam pengoperasian stack

iload_1 // mendorong int dalam pengoperasian stack

isub // menampilkan dan melakukan substraksi dua int dan mendorongnya mengeluarkan hasil dalam pengoperasian stack

istore_2 // mengeluarkan hasil dan menyimpannya ke dalam variabel lokal pada index 2 

• Dua instruksi berikut ini lload_0 dan lload_1 akan mendorong nilai dalam operand stack dari variabel lokal untuk pergi, dan instruksi isub akan mensubtraksi kedua nilai tersebut dan menyimpannya kembali menuju operand stack. Setelah hasil dari istore_2 muncul dari operand stack maka akan tersedia pada variabel array lokal pada posisi 2 seperti diperlihatkan pada gambar 3.

Frame Data (FD):

• FD mengandung semua refensi simbol dan pengembalian normal method dengan metode tertentu.
• FD juga mengandung referensi untuk Exception table yang menyediakan korenpondensi tangkapan informasi blok pada kondisi tertentu.

Artikel ini didedikasikan kepada: Rizka Meiladinitta, Salsabila Qurratu 'Ain Nailah Afuwwu, Sindy Nilasari Putri Wardani, Ulfa Laela Rahmadon, dan Vicky Septyawan.