[JVM] 程序计数器(PC寄存器)

一、PC Register介绍

参考官方教程:https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/index.html
JVM中的程序技术寄存器(Program Counter Register)中,Register命名源于CPU的寄存器,寄存器存储指令相关的现场信息。CPU只有把数据装载到寄存器才能够运行。

并非是广义上所指的物理寄存器,JVM中的PC寄存器是对物理PC寄存器的一种抽象模拟。实际上是程序钩子:线程中的一行一行的代码,用程序钩子勾起来。也可以理解为行号指示器,上一行代码执行完了之后该执行下一行代码都是计数器控制的。

  • 作用:pc寄存器用来存储指向下一条指令的地址,即将要执行的指令代码,然后由执行引擎读取下一条指令。
  • 在JVM规范中,每个线程都有自己的程序计数器,是线程私有的,生命周期与线程的生命周期保持一致。
  • 任何时间一个线程都只有一个方法在执行,也就是所谓的当前方法。程序计数器会存储当前线程正在执行的Java方法的JVM地址。(如果在执行的是native方法,则是未指定值(undefined))
  • 程序计数器是程序控制流的指示器,分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。(相当于一个游标,行号指示器)。
  • 字节码解释器工作就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令。
  • 它是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定OutOfMemoryError情况的区域。

GC:垃圾回收机制(栈,pc寄存器没有垃圾回收,堆和方法区是有垃圾回收的)
OOM:内存溢出的异常(pc寄存器没有溢出,其它都有可能发生溢出)

举例:
[JVM] 程序计数器(PC寄存器)_第1张图片

二、两个常见的问题

使用PC寄存器存储(程序寄存器)存储字节码指令地址有什么用呢?
为什么使用PC寄存器记录当前线程的执行地址呢?

  • 因为CPU需要不停的切换各个线程,切换回之前执行的线程时,就得知道接着要从哪儿开始继续执行。
  • JVM的字节码解释器就需要通过改变PC寄存器的值来明确下一条应该执行什么样的字节码指令。

PC寄存器为什么会被设定为线程私有?

  • 为了能够准确地记录各个线程正在执行的当前字节码指令地址,最好的办法是为每一个线程都分配一个PC寄存器,这样各个线程之间便可以进行独立计算,从而不会出现相互干扰的情况。

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