JVM 程序计数器：线程执行的 “导航系统”
程序计数器（Program Counter Register）是 JVM 运行时数据区中最特殊的一块内存区域，它扮演着线程执行的 “导航仪” 角色，负责记录线程下一条要执行的字节码指令地址。尽管体积微小，但其功能对 JVM 的正常运行至关重要。
程序计数器的核心定义与功能
程序计数器是一块线程私有的小型内存区域，其核心作用是：
存储当前线程即将执行的字节码指令的地址（行号指示器）。
字节码解释器通过不断更新程序计数器的值，来获取下一条需要执行的指令，从而实现代码的顺序执行、分支跳转、循环、异常处理等逻辑。
关键功能场景：
- 顺序执行：每执行完一条指令，程序计数器自动指向相邻的下一条指令地址。
- 分支与跳转：当执行
if-else、switch或循环语句时，程序计数器会被设置为跳转目标指令的地址。 - 线程切换恢复：多线程环境下，线程切换后需通过程序计数器恢复到切换前的执行位置。
- 异常处理：异常抛出时，程序计数器指向异常处理代码块的起始地址。
特殊情况：Native 方法
当线程执行的是 Native 方法（非 Java 实现的本地方法，如 C/C++ 编写的方法）时，程序计数器的值为 undefined。
原因：Native 方法不经过 JVM 字节码解释器执行，直接由操作系统调用，因此无需记录字节码指令地址。
程序计数器的核心特性
- 线程私有
每个线程都有独立的程序计数器，各线程的计数器互不干扰、独立存储。这是因为线程切换时需要恢复各自的执行状态，私有计数器可确保线程上下文的隔离。 - 生命周期与线程一致
程序计数器随线程的创建而初始化，随线程的终止而销毁，与线程的生命周期完全绑定。 - 内存占用极小
程序计数器的内存空间非常小（通常仅占用几个字节），JVM 规范未规定其具体大小，但要求足以存储返回地址或returnAddress类型的数据。 - 唯一无 OOM 的区域
程序计数器是 JVM 规范中唯一一个不会抛出OutOfMemoryError异常的内存区域，也不存在垃圾回收（因内存大小固定且随线程销毁而释放）。
为什么需要程序计数器？
程序计数器的存在是为了解决多线程环境下指令执行的连续性问题：
在多线程场景中，CPU 通过时间片轮转（轮询调度）方式为每个线程分配执行时间。当线程的时间片用完或因其他原因（如 I/O 阻塞）被暂停时，CPU 会切换到其他线程执行。此时，当前线程的执行状态需要被保存，以便后续恢复执行时能从正确的位置继续。
程序计数器正是用于记录线程暂停时的指令地址，当线程重新获得 CPU 时间片时，JVM 通过读取程序计数器的值，即可准确恢复到暂停前的执行位置，保证程序的连续执行。
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