【JVM】四、程序计数器(PC寄存器)

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04-程序计数器(PC寄存器)

一、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。

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寄存器的一种抽象模拟。

钩子如何理解呢?像北京烤鸭每个鸭子都有个钩子,想吃哪个鸭子勾上来就行,这里的钩子也可以这样理解,用来指该执行哪些程序。

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,几乎可以忽略不记。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,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(undefned) 。(PC Register是Java层面的,调用C语言层面就显示不出来了)
  • 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的值来选取下–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OutOtMemoryError
    情况的区域。

既没有GC也没有OOM,堆和方法区有GC,其他没有。

二、举例说明

在这里插入图片描述

三、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呢?
为什么使用PC寄存器记录当前线程的执行地址呢?

(有女朋友有什么好处呢?为什么要有女朋友呢?)

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。
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。

在这里插入图片描述

PC寄存器为什么会被设定为线程私有?

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会不停地做任务切换,这样必然导致经常中断或回复,如何保证分毫无差呢?为了能够准备地记录各个线程正在执行的当前字节码指令地址,最好的方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。

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,一个处理器或者多核处理器中的一个内核,只会执行某个现场中的一条指令。

这样必然导致经常中断和灰度,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。

CPU时间片

CPU时间片即CPU分配给各个程序的时间,每个线程被分配一个时间段,称作它的时间片。

在宏观上:我们可以同时打开多个应用程序,每个程序并行不悖,同时运行。

但在微观上:由于只有一个CPU,一次次只能处理程序要求的一部分,如何处理公平,一种方法就是引入时间片,每个程序轮流执行。

并行:vs串行

并发:vs

在这里插入图片描述

并发是两个队列交替使用一台咖啡机,并行是两个队列同时使用两台咖啡机,如果串行,一个队列使用一台咖啡机,那么哪怕前面那个人便秘了去厕所呆半天,后面的人也只能死等着他回来才能去接咖啡,这效率无疑是最低的。

并发是不是一个线程, 并行是多个线程?
并发和并行都可以是很多个线程,就看这些线程能不能同时被(多个) cpu执行,如果可以就说明并行,而并发是多个线程被(一个) cpu轮流切换着执行。

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转载自blog.csdn.net/weixin_44226263/article/details/111947652
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