JVM运行时数据区之程序计数器

1. 介绍

程序计数器又叫PC寄存器，全称为 Program Counter Register，直译过来的，可以看做是真实物理寄存器的一种抽象模拟。

它主要的作用是存储下一条指令的地址，可以看到下图，从5的位置得到对应的操作指令，放入PC寄存器中存取，之后执行引擎会读取，将操作指令翻译成机器指令，执行一系列的加减乘除之类的操作。

回顾一下，就如下图所示。

2. 特点

它还有以下的一些特点。

• 占用的内存非常小，几乎可以忽略不计，运行速度也很快。
• 线程私有，每个线程都有一块，不会有线程安全问题
• 一个线程对应一个方法，程序计数器会存储线程中运行方法的指令地址，但如果执行的是本地方法，指令地址为underfine，无法记录，因为他只记录Java方法
• 分支 循环 跳转等都依赖于这个计数器
• 在JVM规范中唯一不会OOM的区域

3.CPU时间片

我们来讲讲CPU时间片的概念，这是CPU分配给各个程序执行的时间。

对于单核CPU，没有并行的概念，但是因为CPU时间片的切换，会给我们一种并发的假象，即多个程序同时在运行，因为每个程序可能只运行10ns的时间，来回切换，但本质上其实还是单线程的操作。

但对于多核CPU，多个程序会分配给不同的核心进行处理，同一时刻不同线程执行不同的工作，但对于每个核心，会有并发操作，即各个线程交替，

4. 两个问题

PC寄存器存储字节码指令地址有什么用？

在多线程的情况下，执行一个方法会有多个线程的参与，所以要记录指令地址，否则切换的线程要从头再执行，那肯定是不对的。

就拿4*100米接力来说，接力的那个人在100米，200米，300米的地方等着，而不是从头开始比赛，接力的位置相当于指令地址。

PC寄存器为什么要线程私有？

假设PC寄存器是线程共享的，那么会带来什么问题呢，假设三个线程执行的是三个不同的方法。

首先线程1执行到指令5了，开始切换，线程2执行最终执行到指令7，会将指令5的位置覆盖掉，等线程123都执行了一遍，线程1再开始执行，就是从指令17开始执行了，可是原先它才执行到指令5，但没有记录，肯定会造成程序的混乱，所以程序计数器不得不是线程私有的。

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