主要内容:

  • 介绍程序计数器

1、程序计数器

1.1 概述

场景:在Java中最小的执行单元是线程,线程是要执行指令的,指令由CPU执行。在CPU上执行指令有个不稳定的因素,叫做调度策略。这个调度策略是基于时间片的,也就是当前的这一纳秒是分配给哪个指令的。例如:线程A在看直播,突然线程B来了一个视频电话,抢夺了线程A的CPU资源,线程A没有CPU资源就会被挂起;等线程B执行完并释放CPU资源后,线程A要干什么?由于线程是最小的执行单位,它不具备记忆功能,它只负责执行任务,这个记忆功能就交给了程序计数器。

  • JVM中的PC寄存器(或程序计数器或指令计数器)是对物理PC寄存器的一种抽象模拟。可以看做是线程所执行的字节码的行号指示器。

  • 程序计数器是一块很小的内存空间,却是运行速度最快的存储区域。

  • 每个线程都有自己的程序计数器,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,即当前方法。如果当前线程正在执行的是Java方法,程序计数器记录的是JVM字节码指令地址,如果是执行native方法,则是未指定值(undefined)。

  • 唯一一个没有OOM(内存溢出)的区域。

1.2 作用

程序计数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。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。

1.3 相关问题

1.3.1 使用程序计数器存储字节码指令地址有什么用?为什么用程序计数器记录当前线程的执行地址呢?

因为CPU需要不停的切换各个线程,从一个方法切换到另一个方法后,就要知道接着从哪开始继续执行。JVM的字节码解释器就可以通过读取程序计数器的值,来明确下一条应该执行什么样的字节码指令。

1.3.2 程序计数器为什么要设置成线程私有的?

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恢复,如何保证分毫无差呢?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。

CPU时间片?

即CPU分配给各个程序的时间。

  • 宏观上:同时运行多个应用程序,每个程序并行不悖。
  • 微观上:由于只有一个CPU,并不是同时进行的,只是划分时间段,分别进行执行。