JVM——程序计数器（四）

程序计数器

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信息的现场信息。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)会更加贴切（也称为程序钩子），并且也不容易引起一些不必要的误会。JVM中的PC寄存器是对物理PC寄存器一种抽象的模拟。

它是一块很小的内存空间，几乎可以忽略不计，但也是运行最快的存储区域。
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运行，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指示器完成。字节码解释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。
它是唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何outofMemoryError情况的区域。

作用

PC寄存器用来存储下一条指令的地址，也即将要执行的指令代码。由执行引擎读取下一条指令。

代码演示

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

然后将代码进行编译成字节码文件，字节码左边的行号就是指令地址，用于当前执行到哪里。

0: bipush        10
2: istore_1
3: bipush        20
5: istore_2
6: iload_1
7: iload_2
8: iadd
9: istore_3
10: return

通过PC寄存器就可以知道当前程序进行到哪里

使用PC寄存器存储字节码指令地址的作用

因为CPU需要不停地切换各个线程，当切换回来以后，就得知道回来以后接着从哪里执行。
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寄存器设置为私有的原因：

多线程是在某一段特定时间内执行其中某一个线程的方法，CPU会不停地做任务切换，这样必然会导致中断或恢复。为了能够精确的记录各个线程正在执行的当前字节码指令地址，最好的办法就是自然为每一个线程都分配一个PC寄存器，这样一来每个线程都可以进行独立的计算，从而不会出现相互干扰的现象。
由于CPU时间片轮限制，众多线程在并发执行过程中，任何一个确定的时刻，一个处理器或多核处理器中的一个内核，只会执行某一个线程的一条指令。
这样必然会导致经常恢复或中断，在每个线程创建后，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中互不影响。

CPU时间片

CPU时间片即CPU分配给各个线程的时间，每个线程被分配一个时间段，称作时间片。
在宏观从，我们可以打开多个应用程序，每个程序互不影响，同时运行
微观上：由于只有一个CPU，一次只能处理程序要求的一部分，一种方法就是引入时间片，每个程序轮流执行。