柚子快報(bào)邀請(qǐng)碼778899分享：什么是JVM中的程序計(jì)數(shù)器

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在計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)中：

程序計(jì)數(shù)器（Program Counter），通常縮寫為 PC，是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中的一個(gè)寄存器，用于存儲(chǔ)下一條指令的地址。程序計(jì)數(shù)器是控制單元的一部分，它的作用是確保程序能夠按正確的順序執(zhí)行指令。

以下是程序計(jì)數(shù)器的一些關(guān)鍵特性

1.指令定位

程序計(jì)數(shù)器總是指向CPU中下一條要執(zhí)行的指令內(nèi)存地址。

2.順序執(zhí)行

在大多數(shù)情況下，CPU會(huì)從程序計(jì)數(shù)器指定的地址獲取指令，執(zhí)行該指令，然后自動(dòng)遞增程序計(jì)數(shù)器的值，以便指向下一條指令。

3.分支和跳轉(zhuǎn)

這也是很重要的一點(diǎn)，當(dāng)程序執(zhí)行到如 goto、jmp（無條件跳轉(zhuǎn)），if-else（條件分支）或 case等分支和跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，程序計(jì)數(shù)器的值會(huì)根據(jù)需要更新為非順序的地址。

4.中斷處理

當(dāng)處理器接收到中斷信號(hào)時(shí)，當(dāng)前程序計(jì)數(shù)器的值可能會(huì)被保存，以便中斷處理完成后能夠恢復(fù)執(zhí)行。

5.寄存器

程序計(jì)數(shù)器是一個(gè)特殊的寄存器，但它通常與其他通用寄存器分開，因?yàn)樗煽刂茊卧貏e管理。

總結(jié)：

在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中的程序計(jì)數(shù)器（PC寄存器）是實(shí)現(xiàn)程序流程控制的關(guān)鍵組件，它確保了程序能夠按照預(yù)定的順序執(zhí)行指令，同時(shí)也能夠靈活地處理分支和子程序調(diào)用。在現(xiàn)代處理器設(shè)計(jì)中，程序計(jì)數(shù)器的概念可能被集成到更復(fù)雜的控制邏輯中，但其基本功能和目的保持不變。

在JVM中

介紹

在Java虛擬機(jī)（JVM）中，程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register，PCR）是一個(gè)較小的內(nèi)存區(qū)域，它的作用與計(jì)算機(jī)CPU中的程序計(jì)數(shù)器類似。JVM的程序計(jì)數(shù)器記錄了當(dāng)前執(zhí)行的字節(jié)碼指令的地址，或者說是指向方法區(qū)中下一條要執(zhí)行的字節(jié)碼指令的指針。

位置

程序計(jì)數(shù)器存放在運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)中，是JVM的一個(gè)重要組成部分，程序計(jì)數(shù)器在JVM中的內(nèi)存位置如圖所示。

以下是程序計(jì)數(shù)器的一些關(guān)鍵特性

1.線程私有

每個(gè)線程都有自己的程序計(jì)數(shù)器，是不被其他線程干擾和共享的，因此可以獨(dú)立地執(zhí)行字節(jié)碼指令流，這是JVM實(shí)現(xiàn)多線程執(zhí)行的一個(gè)關(guān)鍵部分，滿足線程安全。

2.字節(jié)碼執(zhí)行

由于程序計(jì)數(shù)器會(huì)保存下一個(gè)指令的地址或者是存放方法區(qū)中下一條指令的指針，因此JVM的執(zhí)行引擎會(huì)根據(jù)程序計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值來獲取下一條字節(jié)碼指令，并執(zhí)行它。

3.分支和跳轉(zhuǎn)

和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中的程序計(jì)數(shù)器類似，當(dāng)執(zhí)行到字節(jié)碼中的分支或跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，程序計(jì)數(shù)器會(huì)更新為跳轉(zhuǎn)目標(biāo)指令的地址。

4.方法調(diào)用和返回 當(dāng)線程調(diào)用一個(gè)方法時(shí)，程序計(jì)數(shù)器會(huì)更新為新方法的第一條指令的地址。當(dāng)方法正常返回時(shí)，程序計(jì)數(shù)器會(huì)恢復(fù)到調(diào)用方法中的下一條指令。

這里給出一個(gè)例子便于理解：

public class Main {

public static void test(){

System.out.println("我不想上班?。。。。。。?);

}

public static void main(String[] args) {

System.out.println("今天的心情ovo");

System.out.println("======================");

test();

}

}

我們將代碼編譯后，在target目錄下找到對(duì)應(yīng)的類（Main）并且輸入 javap - v? 類名.class 命令

查看結(jié)果如下

5.異常處理

和跳轉(zhuǎn)類似，在發(fā)生異常時(shí)，JVM會(huì)更新程序計(jì)數(shù)器以跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常處理器。

6.上下文切換

當(dāng)線程上下文切換時(shí)，程序計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)當(dāng)前線程的執(zhí)行位置，以便之后能夠恢復(fù)執(zhí)行。這里舉一個(gè)例子，當(dāng)一個(gè)線程還沒有執(zhí)行完，但是cpu分配給此線程的時(shí)間片已經(jīng)用完了，第二個(gè) 線程將會(huì)被執(zhí)行，那么當(dāng)?shù)诙€(gè)線程執(zhí)行完后如何找到前者的線程執(zhí)行到哪里，其實(shí)就是程序計(jì)數(shù)器發(fā)揮了作用。

7.內(nèi)存大小

JVM規(guī)范規(guī)定程序計(jì)數(shù)器是線程私有的，因此不會(huì)發(fā)生線程安全問題，并且不需要是固定的內(nèi)存大小，因?yàn)镴VM規(guī)范沒有對(duì)程序計(jì)數(shù)器的大小進(jìn)行限制。

8.不需要垃圾回收

JVM的垃圾回收幾乎只發(fā)生在堆中，而由于程序計(jì)數(shù)器只是存儲(chǔ)了下一條要執(zhí)行的字節(jié)碼指令的地址，因此它不會(huì)對(duì)JVM內(nèi)存產(chǎn)生垃圾回收的壓力。

總結(jié)：

程序計(jì)數(shù)器是JVM實(shí)現(xiàn)方法調(diào)用和返回機(jī)制的關(guān)鍵，它使得線程能夠在執(zhí)行Java代碼和本地代碼之間進(jìn)行切換，同時(shí)保持執(zhí)行的連續(xù)性和線程之間的獨(dú)立性。 ?

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