一、JVM体系结构

本文所讲内容主要是 JVM 体系结构图中 运行时数据区 中的 PC寄存器，如下图所示：

二、PC寄存器是什么？

这里引用别人的一句话：

首先这里的PC寄存器并非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（也成为程序钩子），并且也不容易引起一些不必要的误会。JVM 中的PC寄存器是对物理寄存器的一种抽象模拟。

那么这里讲的PC寄存器它是什么呢？它是JVM中很小的一内存空间，几乎可以忽略不计。

三、PC寄存器能干什么？

作用：PC寄存器用来存储指向下一条指令的地址，即将要执行的指令代码。由执行引擎读取下一条指令。

四、PC寄存器的特性

1. 它是一块很小的内存空间，几乎可以忽略不计，它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，它是线程私有的，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，也就是当前的方法；
4. 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，若在执行 native 方法时，则是未指定值（undefined）；
5. 它是程序控制流的指示器，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基本功能都需要依赖这个程序计数器来完成；
6. 字节码解释器工作时就是通过改变这个程序计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令；
7. 它是唯一一个在 JVM 规范中没有规定任何 OOM（OutOfMemoryError） 情况的区域。

五、为什么程序计数器被设定为线程私有的？

我们知道所谓的多线程在一个特定的时间段只会执行其中某一个线程的方法，CPU会不停的做任务切换，这样必然导致经常中断或恢复，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，最好的办法就是为每个线程都分配一个程序计数器，这样一来各个线程之间便可以独立计算，从而不会出现相互干扰的问题。

由于CPU时间片限制，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一个内核，只会执行某个线程中的指令。这样必然导致经常中断或恢复，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中相互不影响。（CPU时间片即CPU分配给各个程序的执行时间，每个线程被分配一个时间段，称作它的时间片。宏观上：我们可以打开多个应用程序，每个程序并行不悖，同时运行。微观上：由于只有一个CPU，一次只能处理程序的一部分，要保证处理公平，一种方法就是引入时间片，每个程序轮流执行。）

六、使用程序计数器存储字节码指令地址的作用

因为 CPU 需要不停的切换各个线程，每当切换到当前线程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。

完结！