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PC Register 介绍

• JVM中的程序计数寄存器( Program Counter Register) 中，Register 的命名源于 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
• JVM 中的 PC 寄存器是对物理 PC 寄存器的一种抽象模拟
• PC 寄存器用来存储指向下一条指令的地址，也即将要执行的指令代码。由执行引擎读取下一条指令
• 它是一块很小的内存空间，几乎可以忽略不计，也是运行速度最快的存储区域
• 在 JVM 规范中，每个线程都有它自己的程序计数器，是线程私有的，生命周期和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 指令地址；或者，如果是在执行 native 方法，则是未指定值(undefined)
• 它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
• 字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器值来选择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任何 OutOfMemoryError异常

举例说明

public class PCRegisterTest {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 10;
        int j = 20;
        int k = i + j;

        String s = "abc";
        System.out.println(i);
        System.out.println(k);
    }
}

经过  javap -verbose .\PCRegisterTest.class 后:

两个常见问题

使用 PC 寄存器存储字节码指令地址有什么用:

• 因为 CPU 需要不停的切换各个线程，这时候切换回来以后，就得知道从哪个开始继续执行
• 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:

• 由于 CPU 时间片轮转闲置，众多线程在并发执行过程中，任何一个确定的时刻，一个处理器或者多核处理器中的一个内核，只会执行某个线程中的一条指令
• 为了能够准确的记录各个线程正在执行的当前字节码指令地址，最好的办法自然是为每一个线程都分配一个PC 寄存器，这样一来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