第四章、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。

　　一个线程对应一个 JVM Stack(虚拟机栈)。JVM Stack 中包含一组 Stack Frame(栈桢)。当 JVM 调用一个 Java 方法时，它从对应类的类型信息中得到此方法的局部变量区和操作数栈的大小，并据此分配栈帧内存，然后压入 JVM 栈中。

　　在活动线程中，只有位于栈顶的栈帧才是有效的，称为当前栈帧，与这个栈帧相关联的方法称为当前方法。

　　程序计数器（Program Conputer Register）这是一块较小的内存空间，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，字节码解释器的工作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。

一、程序计数寄存器作用

　　PC寄存器是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令。

1.1、线程私有

　　Java虚拟机支持多线程，是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的，在任一确定的时刻，一个处理器只会执行一条线程中的指令，因此为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器。因此线程启动时，JVM 会为每个线程分配一个PC寄存器（Program Conter，也称程序计数器）。

1.2、记录当前字节码指令执行地址

　　如果当前线程执行的是一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是 Native 方法，则这个计数器值为空（Undefined）。

1.3、不抛 OutOfMemoryError 异常

　　程序计数器的空间大小不会随着程序执行而改变，始终只是保存一个 returnAdress 类型的数据或者一个与平台相关的本地指针的值。所以该区域是Java运行时内存区域中唯一一个Java虚拟机规范中没有规定任OutOfMemoryErro情况的区域。

二、代码示例

　　利用javap -v *.class反编译字节码文件，查看指令等信息

三、PC寄存器面试常问

3.1、使用PC寄存器存储字节码指令地址有什么用呢（为什么使用PC寄存器记录当前线程的执行地址呢）

1. 多线程宏观上是并行（多个事件在同一时刻同时发生）的，但实际上是并发交替执行的

2. 因为CPU需要不停的切换各个线程，这时候切换回来以后，就得知道接着从哪开始继续执行

3. 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，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。这样必然导致经常中断或恢复，如何保证分毫无差呢？每个线程在创建后，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。

3.2、PC寄存器为什么会设定为线程私有？

1.  我们都知道所谓的多线程在一个特定的时间段内只会执行其中某一个线程的方法，CPU会不停的做任务切换，这样必然会导致经常中断或恢复，如何保证分毫无差呢？

2. 为了能够准确地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。