本地方法栈与PC程序计数器
一、本地方法栈
1.Java虚拟机栈用于管理Java方法的调用,而本地方法栈用于管理本地方法(一般非Java实现的方法)的调用
2.本地方法栈,也是线程私有的。
3.允许被实现成固定或者是可动态拓展的内存大小。(和Java虚拟机栈在内存溢出方面情况是相同的)
- 如果线程请求分配的栈容量超过本地方法栈允许的最大容量,Java虚拟机将会抛出一个StackOverFlowError异常。
- 如果本地方法栈可以动态扩展,并且在尝试扩展的时候无法申请到足够的内存,或者在创建新的线程时没有足够的内存去创建对应的本地方法栈,那么java虚拟机将会抛出一个OutOfMemoryError异常。
4.本地方法是使用C语言实现的
5.它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法,在Execution Engine执行时加载本地方法库。
6.当某个线程调用一个本地方法时,它就进入了一个全新的并且不再受虚拟机限制的世界。它和虚拟机拥有同样的权限
- 本地方法可以通过本地方法接口来 访问虚拟机内部的运行时数据区
- 它甚至可以直接使用本地处理器中的寄存器
- 直接从本地内存的堆中分配任意数量的内存
7.并不是所有的JVM都支持本地方法。因为Java虚拟机规范并没有明确要求本地方法栈的使用语言、具体实现方式、数据结构等。如果JVM产品不打算支持native方法,也可以无需实现本地方法栈。
二、PC程序计数器
- pc寄存器
- 程序计数器Program Counter Register
- 每个线程都有一个程序计数器,线程私有,就是一个指针,指向方法区中的方法字节码(用来存储指向下一条指令的地址, 也即即将要执行的指令代码)
- 非常狭小的空间 --可以忽略不计
- 注意:native方法不归java管,所以计数器是空的
PC寄存器是用来存储指向下一条指令的地址,也就是即将将要执行的指令代码。由执行引擎读取下一条指令。
1.它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
2.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
3.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,如果实在执行native方法,则是未指定值(undefined),因为程序计数器不负责本地方法栈。
4.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
5.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吓一跳需要执行的字节码指令
6.它是唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何OOM(Out Of Memery)情况的区域,而且没有垃圾回收
利用javap -v xxx.class反编译字节码文件,查看指令等信息
上面图中是亮色的地方有两个特点:
- 所有线程共享(灰色是线程私有)
- 亮色地方存在垃圾回收
三、PC寄存器面试常问
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
所以,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。
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。