JVM（三）- 程序计数器（PC 寄存器）

1. 程序计数器

JVM 种的程序计数器（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。

这里，并非是广义上所指的物理寄存器，或许将其翻译为 PC 计数器（或指令计数器）更加贴切（也称为程序钩子），并且也不容易引起误会。

JVM 中 PC 寄存器是堆物理 PC 寄存器的一种抽象模拟。

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。由执行引擎读取下一条指令。

特点

• 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，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，如果执行的是 native 方法，则是未指定值（undefined）。
• 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。
• 字节码指示器工作时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。
• 是唯一一个在 Java 虚拟机规范中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

2. 两个问题

使用 PC 寄存器存储字节码指令有什么用？为什么使用 PC 寄存器记录当前线程的执行地址呢？

因为 CPU 需要不断切换各个线程，这时候切换回来后，就得知道接着从哪里开始继续执行。

JVM 的字节码计时器就需要通过改变 PC 寄存器的值来明确下一条应该执行什么样的字节码。

PC 寄存器为什么会被设定为线程私有？

所谓多线程在一个特定的时间段内只会指定其中某一个线程的方法，CPU 不停做任务切换，这样必然导致经常中断或恢复，如何保证分毫不差呢？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，最好的办法就是为每一个线程单独分配一个 PC 寄存器，这样一来各个线程之间便可以独立计算，从而不会出现相互干扰的情况。

由于 CPU 时间片轮限制，众多线程在并发执行的过程中，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。

这样必然导致经常中断或恢复，如何保证分毫不差呢？每个线程创建后，都会产生自己的程序计数器和栈帧，程序计数器在各个线程之间互不影响。