一、概述

  1. 内存
  • 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程序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JVM对内存划分方式和管理机制存在差异。比如JRockit和J9虚拟机无Method Area（方法区）。
  1. HotSpot JVM 运行时数据区

HotSpot_JVM_运行时数据区.png

HotSpot_JVM_运行时数据区_2.png

  1. 方法区（Method Area）和堆（Heap）线程共享
  • 方法区 => 元数据 + JIT编译产物
  • 堆 => 主要是对象

关于线程共享的说明 => 每一个JVM只有一个java.lang.Runtime（运行时）对象

  1. 虚拟机栈（Java Stack）、程序计数寄存器（Program Counter Register）和本地方法栈（Native Method Stack）线程独享。
  • 生命周期与线程一致，随线程创建而创建，随线程销毁而消亡。

二、程序寄存计数器(Program Counter Register)

1. 概述

  1. Register命名来源于CPU的寄存器，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运行。
  2. JVM中的Program Counter Register是对物理PC寄存器的一种抽象的模拟，或许翻译为PC计数器更贴切。
  3. 是一块很小的，在内存中运行速度最快的内存空间，几乎可以忽略不记。
  4. 每一个线程有一个PC程序计数器（线程私有），生命周期与线程一致。
  5. 任何时间，一个线程都只有一个方法在执行，即所谓的当前方法。
    • 程序计数器会存储当前线程正在执行的方法的JVM指令地址。
    • 如果执行的是native方法，则是未指定值（undefined）。
  6. 它是程序控制流指示器，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖PC程序计数器完成。
  7. 字节码解释器工作时，就是通过改变计数器值来选取下一条需要执行的字节码指令。
  8. JVM规范中唯一一个没有OutOfMemoryError的区域。 | 内存区域 | 是否有GC（垃圾回收） | 是否有OOM（内存溢出） | | —- | —- | —- | | Java Stack（虚拟机栈） | 否 | 是 | | Heap（堆） | 是 | 是 | | Method Area（方法区） | 是 | 是 | | PC寄存器 | 否 | 否 |

2. 工作流程

1) 作用描述

PC寄存器作用描述.png

2) 工作原理示例

PC寄存器工作示例.png

3) 面试中两个常见问题

  1. 使用PC寄存器存储字节码指令地址有什么用？为什么使用PC寄存器记录当前线程的执行地址呢？

执行引擎切换线程.png

  • CPU需要不停切换线程，当切换回来的时候，就得知道接着从哪个指令开始执行。
  • JVM的字节码解释器就是通过改变PC寄存器所存的字节码指令地址的值来明确下一条该执行的指令。
    1. 为什么PC寄存器为什么被设定为每个线程独有一份？
  • 记录每个线程正在执行的当前字节码指令地址，最好的办法是每个线程一份。这样各个线程直接可以进行独立计算， 不会互相干扰。