【JVM】运行时数据区、程序计数器

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c语言
数据结构
javaEE
操作系统
Redis

石可破也，而不可夺坚；丹可磨也，而不可夺赤。

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类加载器将字节码文件加载到内存当中的时候，会用到两块内存区域：一块是方法区、另外一块叫做堆区，这两块区域都属于Java虚拟机管理的内存，由于JVN在运行过程中会去使用这块内存，所以就称之为运行时数据区域，它的职责除了保存字节码信息之外，还可以将创建出来的对象放到这块内存区域。

一、 运行时数据区

通常把运行时数据区换分为两类，一类是线程不共享（程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈）、一类是线程共享（方法区、堆区）

• 线程不共享指的是每当创建一个线程之后，每个线程里都会有一份程序计数器、Java虚拟机栈和本地方法栈对应的数据，该数据由本线程维护，其他线程无法访问本线程对应的数据，所以数据无法做到共享，但是整体安全性比较高，当线程结束后，将整个线程回收掉，这块内存区域也会得到释放。
• 线程共享指的是只要往方法区/堆区放入数据，每个线程都可以获取这些数据并去使用，虽然数据可以共享，但是存在安全性问题

二、 程序计数器

程序计数器(Program Counter Register)也叫PC寄存器，每个线程会通过程序计数器记录当前要执行的的字节码指令的地址。

• 属于线程独自拥有的数据，里面存放了接下来要执行的字节码指令的内存地址。
• 字节码指令最初是保存在字节码文件中的，类加载器把字节码文件读取到内存之后，这个指令也会保存到内存当中，每一行指令都有对应的内存地址。
• 字节码指令最终是要被解释器解释执行的，所以解释器就需要知道要执行的字节码指令在哪，而程序计数器就恰恰保存了字节码指令的地址，解释器只需要通过程序计数器就能得到字节码指令的内存地址。

程序计数器的案例

• 源代码

public static void main(String[] args) {
        int i = 0;
        if (i == 0) {
            i--;
        }
        i++;
    }
1
2
3
4
5
6
7

• 字节码指令

0 iconst_0
1 istore_1
2 iload_1
3 ifne 9 (+6)
6 iinc 1 by -1
9 iinc 1 by 1
12 return
1
2
3
4
5
6
7

将局部变量 i 赋值为0

• iconst_0
• istore_1

判断 i 和0是否相等，如果不相等，跳转到指令9的位置

• iload_1
• ifne 9 (+6)

i 和 0 相等，就将i减1：

• iinc 1 by -1

i 和 0 不相等，就将 i 加1：

• iinc 1 by 1

接下来这个字节码指令就会进入类的加载阶段被加载到内存中，原来字节码指令的每条指令前都有一个偏移量，加载到内存后，偏移量会被替换成地址，每一条字节码指令都会有自己的内存地址，在代码执行过程中，程序计数器会记录下一行字节码指令的地址。执行完当前指令之后，虚拟机的执行引擎根据程序计数器执行下一行指令。
程序计数器可以控制程序指令的进行，实现分支、跳转、异常等逻辑。
在多线程执行情况下，Jva虚拟机需要通过程序计数器记录CPU切换前解释执行到那一句指令并继续解释运行。

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