對於一個運行中的Java程序而言，它還可能會用到一些跟本地方法相關的數據區。當某個線程調用一個本地方法時，它就進入了一個全新的並且不再受虛擬機限制的世界。本地方法可以通過本地方法接口來訪問虛擬機的運行時數據區，但不止如此，它還可以做任何它想做的事情。
本地方法本質上時依賴於實現的，虛擬機實現的設計者們可以自由地決定使用怎樣的機制來讓Java程序調用本地方法。
任何本地方法接口都會使用某種本地方法棧。當線程調用Java方法時，虛擬機會創建一個新的棧幀並壓入Java棧。然而當它調用的是本地方法時，虛擬機會保持Java棧不變，不再在線程的Java棧中壓入新的幀，虛擬機只是簡單地動態連接並直接調用指定的本地方法。
如果某個虛擬機實現的本地方法接口是使用C連接模型的話，那麼它的本地方法棧就是C棧。當C程序調用一個C函數時，其棧操作都是確定的。傳遞給該函數的參數以某個確定的順序壓入棧，它的返回值也以確定的方式傳回調用者。同樣，這就是虛擬機實現中本地方法棧的行為。
很可能本地方法接口需要回調Java虛擬機中的Java方法，在這種情況下，該線程會保存本地方法棧的狀態並進入到另一個Java棧。
下圖描繪了這樣一個情景，就是當一個線程調用一個本地方法時，本地方法又回調虛擬機中的另一個Java方法。
這幅圖展示了JAVA虛擬機內部線程運行的全景圖。一個線程可能在整個生命週期中都執行Java方法，操作它的Java棧；或者它可能毫無障礙地在Java棧和本地方法棧之間跳轉。
該線程首先調用了兩個Java方法，而第二個Java方法又調用了一個本地方法，這樣導致虛擬機使用了一個本地方法棧。假設這是一個C語言棧，其間有兩個C函數，第一個C函數被第二個Java方法當做本地方法調用，而這個C函數又調用了第二個C函數。之後第二個C函數又通過本地方法接口回調了一個Java方法（第三個Java方法），最終這個Java方法又調用了一個Java方法（它成為圖中的當前方法）。
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