运行时数据区-PC寄存器

JVM中的程序计数寄存器（Program Counter Register），并非广义上所致的物理寄存器，它是对物理PC寄存器的一种抽象模拟。

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，每个线程都有自己的程序计数器，是线程私有的，生命周期和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；如果是在执行native方法，则是未指定值（undefined）
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下一条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 OutOfMemoryError情况的区域，

作用：

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

Exmaple

public class PCRegisterTest {
	public static void main(String[] args) {
		int i = 10;
		int j = 20;
		int k = i + j;
	}
}

// 1. javac 编译成.class字节码文件 PCRegisterTest.class
// 2. javap -v PCRegisterTest.class 反编译

Classfile /D:/workspace/github-workspace/jvm/target/classes/com/leichu/jvm/PCRegisterTest.class
  Last modified 2020-3-25; size 483 bytes
  MD5 checksum bbc32a521f73bb83913f4184472bbca6
  Compiled from "PCRegisterTest.java"
public class com.leichu.jvm.PCRegisterTest
  minor version: 0
  major version: 49
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #3.#21         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Class              #22            // com/leichu/jvm/PCRegisterTest
   #3 = Class              #23            // java/lang/Object
   #4 = Utf8               <init>
   #5 = Utf8               ()V
   #6 = Utf8               Code
   #7 = Utf8               LineNumberTable
   #8 = Utf8               LocalVariableTable
   #9 = Utf8               this
  #10 = Utf8               Lcom/leichu/jvm/PCRegisterTest;
  #11 = Utf8               main
  #12 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #13 = Utf8               args
  #14 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #15 = Utf8               i
  #16 = Utf8               I
  #17 = Utf8               j
  #18 = Utf8               k
  #19 = Utf8               SourceFile
  #20 = Utf8               PCRegisterTest.java
  #21 = NameAndType        #4:#5          // "<init>":()V
  #22 = Utf8               com/leichu/jvm/PCRegisterTest
  #23 = Utf8               java/lang/Object
{
  public com.leichu.jvm.PCRegisterTest();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/leichu/jvm/PCRegisterTest;

  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=4, args_size=1
         0: bipush        10
         2: istore_1
         3: bipush        20
         5: istore_2
         6: iload_1
         7: iload_2
         8: iadd
         9: istore_3
        10: return
      LineNumberTable:
        line 7: 0
        line 8: 3
        line 9: 6
        line 11: 10
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      11     0  args   [Ljava/lang/String;
            3       8     1     i   I
            6       5     2     j   I
           10       1     3     k   I
}
SourceFile: "PCRegisterTest.java"

问题1：使用PC寄存器存储字节码指令地址有什么作用呢？（为什么使用PC寄存器记录当前线程的执行地址？）

因为CPU需要不停的切换各个线程，当切换回来之后，需要知道从哪开始继续执行。

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的字节码指令。

问题2：PC寄存器为什么会被设定为线程私有？

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 会不停的做线程切换，这样肯定会导致 经常中断或恢复。

为了能够准确的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可以进行独立运算，从而不会出现相互干扰。