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程序计数器(关于java虚拟机内存的那些事)

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《深入理解java虚拟机》 读书感悟

 作者:淮左白衣

--------------写于2018年4月9日17:44:48

关于java虚拟机内存的那些事之程序计数器


  • 关于java虚拟机内存的那些事之程序计数器
  • 什么是程序计数器?
  • 有什么特点
  • 为什么具有这些特点
  • 参考:


什么是程序计数器?

程序计数器是一块 较小 的内存空间,它可以看做是当前线程所执行的字节码的 行号指示器 ;在虚拟机的概念模型里(仅仅是概念模型,各种虚拟机可能会通过一些更高效的方式去实现),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,分支、循环、跳准、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 ;

———–摘抄自  周志明版  《深入理解java虚拟机》 P39

简单的理解为,是程序计数器保证了程序的正常执行 ;


有什么特点

  • 线程私有的
  • 是java虚拟机规范里面, 唯一 一个 没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域
  • 生命周期随着线程,线程启动而产生,线程结束而消亡

为什么具有这些特点

要想理解什么是程序计数器,以及它的特点,需要理解上文中的一句话

这里重点理解 :程序计数器,可以看做是当前线程执行的字节码的 行号指示器 ,这句话;要理解这句话,需要先知道字节码文件长什么样子,看下面的代码

// java 文件被翻译为字节码的时候,字节码大概类似于下面的样子
public void haha(){
// 原来的 haha 方法内部的 java 代码,被翻译为下面的类似于汇编语言的指令
    0 xxxx ....
    2 xxxx ....
    4 xx  ...
    5 xxx ...
}

上面左边的 0、2、4、5 ,就是类似于字节码的行号(实际是指令的偏移地址),程序计数器中保存中的值,就是它们;字节码解释器,就是根据它们,来执行程序的 ;

理解了程序计数器,就好理解它的这些特点了;

我们都知道,java是支持多线程的,当CPU执行权从 A 线程,转移到 B 线程的时候,JVM就要暂时挂起线程 A ,去执行线程 B ;当线程 A 再次得到CPU执行权的时候,又会挂起B线程,继续执行 A 线程 ;

我们想象下,CPU是怎么知道记住之前A线程,执行到哪一处的?

答案是,CPU根本就不会记住之前执行到哪里了,它只是埋头苦干;那是什么保证了切换线程的程序可以正常执行的;答案是 : 程序计数器 ;程序计数器里面保存的是 当前线程执行的字节码的行号(看着像行号,其实是指令地址);

那么,我们需要几个程序计数器呢?如果,我们只有一个的话,切换B线程以后,程序计数器里面保存的就是B线程所执行的字节码的行号了,再切换回A线程,就蒙圈了,不知道执行到哪里了,因为,程序计数器里面保存的是B线程当前执行的字节码地址 ;因此,我们可以想象出,要为每个线程都分配一个程序计数器,因此,程序计数器的内存空间是线程私有的 ;这样即使线程 A 被挂起,但是线程 A 里面的程序计数器,记住了A线程当前执行到的字节码的指令地址了 ,等再次切回到A线程的时候,看一下程序计数器,就知道之前执行到哪里了!

那么程序计数器,什么时候分配内存呢?我们试想下,一个线程在执行的任何期间,都会失去CPU执行权,因此,我们要从一个线程被创建开始执行,就要无时无刻的记录着该线程当前执行到哪里了!因此,线程计数器,必须是线程被创建开始执行的时候,就要一同被创建;

程序计数器,保存的是当前执行的字节码的偏移地址(也就是之前说的行号,其实那不是行号,是指令的偏移地址,只是为了好理解,才说是行号的,),当执行到下一条指令的时候,改变的只是程序计数器中保存的地址,并不需要申请新的内存来保存新的指令地址;因此,永远都不可能内存溢出的;因此,jvm虚拟机规范,也就没有规定,也是唯一一个没有规定 OutOfMemoryError 异常 的区域;

当线程执行的是本地方法的时候,程序计数器中保存的值是空(undefined);原因很简单:本地方法是C++/C 写的,由系统调用,根本不会产生字节码文件,因此,程序计数器也就不会做任何记录 ;


参考:

(笔者在读书的时候,并未立马理解程序计数器,看了下面的博文,才有所理解),贴出链接,如果你恰巧读到这里,可以去看下,下文的作者是怎么讲的

JVM程序计数器

本文链接http://element-ui.cn/news/show-577070.aspx