JVM总体架构
运行时数据区
JVM内存布局
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在运行过程中宏内存申请、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。
Java虚拟机定义了若干种程序运行期间会使用到的运行时数据区，其中有一些会随着虚拟机启动而创建，随着虚拟机退出而销毁。另外一些则是与线程一一对应的，这些与线程对应的数据区域会随着线程开始和结束而创建和销毁。
灰色的为单独的线程私有的，红色的为多个线程共享的。
1、每个线程：独立包括程序计数器、栈、本地栈。
2、线程之间共享：堆、堆外内存（永久代或元空间、代码缓存）
程序计数器（PC寄存器）
JVM中的程序计数寄存器（Program Counter Register），Register的命名源于CPU的寄存器，寄存器是存储指令相关的现场信息。CPU只有把数据装载到寄存器才能够运行。
这里并非是广义上指的物理寄存器，或许将其翻译为PC计数器（或指令计数器）会更加贴切（也称为程序钩子），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PC寄存器的一种抽象模拟。对应C语言汇编中的(EIP)
程序计数器的作用
PC寄存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。
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。
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。或者，如果是在执行native方法，则是未指定值。
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OutOfMenoryError情况的区域==。
案例
public class PCRegisterTest {
public static void main(String[] args) {
int i = 10;
int j = 20;
int k = i + j;
String s = "abc";
System.out.println(i);
System.out.println(k);
}
}
字节码
0 bipush 10
2 istore_1
3 bipush 20
5 istore_2
6 iload_1
7 iload_2
8 iadd
9 istore_3
10 ldc #2 <abc>
12 astore 4
14 getstatic #3 <java/lang/System.out>
17 iload_1
18 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
21 getstatic #3 <java/lang/System.out>
24 iload_3
25 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
28 return
PC寄存器 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呢？
因为CPU需要不停的切换各个线程，这时候切换回来以后，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。
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便可以进行独立计算，从而不会出现相互干扰的情况。由于CPU时间片轮询限制，众多线程在并发执行的过程中，任何一个确定的时刻，一个处理器或者多核处理器中的一个内核，只会执行某个线程中的一条指令。这样必然导致经常中断或恢复，如何保证分毫无差呢？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之间互不影响。
PC寄存器线程私有
CPU时间片
CPU时间片即CPU分配给各个线程的时间，每个线程被分配一个时间段，称作它的时间片。
在宏观上，可以同时打开多个应用程序，每个应用程序并行不悖，同时运行。在微观上，由于只有一个CPU，一次只能处理程序要求的一部分，如何公平处理，一种方法就是引入时间片，每个程序轮流执行。
特别备注
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