程序计数器（关于java虚拟机内存的那些事）

电玩女神 2022-05-27 01:45 130阅读 0赞

《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 #

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*  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：

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# 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 ；

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# 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

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# 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 ；

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# 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][JVM]

[JVM]: https://blog.csdn.net/leaf_0303/article/details/78953669