「运行时数据区」——程序计数器、虚拟机栈原文地址:原文作者:凯宝宝一、

原文地址:
原文作者:凯宝宝
一、运行时数据区1.1 概述内存是非常重要的系统资源，是硬盘和CPU的中间仓库及桥梁，承载着操作系统和应用程序的实时运行。 JVM内存布局规定了Java在运行过程中内存申请、分配、管理的策略，保证了JVM的高效稳定运行。不同的JVM对于内存的划分方式和管理机制存在着部分差异。结合JVM虚拟机规范，来探讨一下经典的JVM内存布局。
文章插图
JVM 内存共分为本地方法栈、程序计数器、虚拟机栈、堆、方法区五个部分。这些区域有各自的用途和创建与销毁的时间。有的区域随着虚拟机进程的启动而一直存在，有些区域则是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。
在上图中，灰色部分为线程隔离的数据区域，其他部分为线程共享的区域。
文章插图
1.2 JVM系统线程JVM允许一个应用有多个线程并行的执行。在Hotspot JVM里，每个线程都与操作系统的本地线程直接映射。

当一个Java线程准备好执行以后，此时一个操作系统的本地线程也同时创建。 Java线程执行终止后，本地线程也会回收。操作系统负责所有线程的安排调度到任何一个可用的CPU上。一旦本地线程初始化成功，它就会调用Java线程中的run()方法。如果使用 jconsole 或者是其他调试工具，都能看到在后台有许多线程在运行。这些后台线程不包括调用 public static void main(String[ ] args) 的main线程以及所有main线程创建的线程。

这些后台系统线程在Hotspot JVM里主要是以下几个：

虚拟机线程：这种线程的操作是需要JVM达到安全点才会出现。这些操作必须在不同的线程中发生的原因是他们都需要JVM达到安全点，这样堆才不会变化。这种线程的执行类型包括"stop-the-world"的垃圾收集，线程栈收集，线程挂起以及偏向锁撤销。
周期任务线程：这种线程是时间周期事件的体现（比如中断），他们一般用于周期性操作的调度执行。
GC线程：这种线程对在JVM里不同种类的垃圾收集行为提供了支持。
编译线程：这种线程在运行时会将字节码编译成到本地代码。
信号调度线程：这种线程接收信号并发送给JVM ，在它内部通过调用适当的方法进行处理。

二、程序计数器2.1 概述程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，是运行速度最快的存储区域。它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。 Register的命名源于CPU的寄存器，存储指令相关的现场信息。这里，并非指广义上所指的物理寄存器，或许将其翻译为 PC寄存器（或指令计数器）会更加贴切（也称为程序钩子）。JVM中的程序计数器是对物理PC寄存器的一种抽象模拟。
2.2 作用程序计数器用来存放下一条指令的地址（将要执行的字节码指令地址）。在JVM规范中，每个线程都有它自己的程序计数器，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，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；或者，如果是在执行native方法，则是未指定值（undefned）。
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。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。
程序计数器中不存在内存溢出。
代码演示public class PCRegisterTest {public static void main(String[] args) {int i = 10;int j = 20;int k = i + j;}}然后将代码进行编译成字节码文件，查看发现在字节码的左边有一个行号标识，它其实就是指令地址。
0 bipush 10 2 istore_1 3 bipush 20 5 istore_2 6 iload_1 7 iload_2 8 iadd 9 istore_310 return通过程序计数器，我们就可以知道当前程序执行到哪一步了。
使用程序计数器存储字节码指令地址有什么用呢？因为CPU需要不停的切换各个线程，在线程切换回来以后，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。
PC寄存器为什么被设定为线程私有的？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。