Java虚拟机（JVM, Java Virtual Machine）是一个能够执行Java字节码的虚拟机。在JVM的架构中，程序计数器（Program Counter, PC）是一个关键的组成部分。程序计数器用于存储当前正在执行的Java字节码指令的地址。
每个线程在JVM中都有自己的程序计数器。
每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为"线程私有"的内存
如果线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是本地（Native）方法，这个计数器值则应为空（Undefined）
作用：
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指令跟踪: 程序计数器记录了即将要执行的下一条指令的地址。这样，JVM就可以知道接下来需要执行哪一条指令。
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线程隔离: 由于每个线程都有自己的程序计数器，当多个线程并发执行时，各个线程之间的执行流程不会互相干扰。
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异常处理: 当异常发生时，程序计数器的值可以被用于确定异常发生的位置，从而有助于异常处理机制恢复或者处理错误。
工作原理
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初始化: 当一个线程启动并开始执行一个方法时，程序计数器会被初始化为这个方法的第一条字节码指令的地址。
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指令读取和执行: JVM根据程序计数器当前指向的地址，从方法的字节码中读取并执行相应的指令。
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更新: 执行完一条字节码指令后，程序计数器的值会自动更新，以指向下一条需要执行的字节码指令。
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方法调用和返回: 当发生方法调用时，程序计数器会被设置为被调用方法的第一条指令的地址。当方法执行完毕并返回时，程序计数器的值会被恢复为调用方法中的下一条指令地址。
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异常处理: 如果在执行字节码指令过程中发生异常，程序计数器可以用于确定哪一条指令导致了异常，以便进行后续的异常处理。
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线程切换: 在多线程环境下，当一个线程被挂起（例如，由于时间片用完或等待某个资源），其当前的程序计数器的值会被保存。当这个线程再次被调度执行时，程序计数器会被恢复到之前保存的值，从而使线程能够从中断的地方继续执行。
举个简单的例子，假设有以下的Java代码：
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
int x = 10;
int y = 20;
int sum = x + y;
System.out.println("Sum is: " + sum);
}
}
当这个程序运行在JVM上时：
- 程序计数器首先会指向
main方法中第一条字节码指令（通常是初始化x的指令）。 - 执行这条指令后，程序计数器会更新，指向下一条指令（初始化
y）。 - 这个过程会一直持续，直到
main方法执行完毕。 - 如果有方法调用（例如
System.out.println），程序计数器会暂时保存main方法当前的状态，然后跳转到新方法的字节码。
通过这种方式，程序计数器在JVM内部起到了关键的作用，使得JVM能够正确、高效地执行Java字节码。
Java方法和Native方法时的行为。
- 执行Java方法
考虑以下简单的Java代码：
public class Calculator {
public static int add(int a, int b) {
return a + b;
}
public static void main(String[] args) {
int result = add(5, 3);
System.out.println("The result is: " + result);
}
}
在这段代码的执行过程中，程序计数器的行为如下：
1.初始化：线程启动，程序计数器初始化为main方法的第一条指令的地址。
2.方法调用：当main方法调用add方法时，程序计数器记录了跳转到add方法的第一条指令的地址。
3.执行Java方法：程序计数器会依次指向add方法中各条指令的地址，直到这个方法执行完成。
4.返回和继续执行：add方法执行完毕后，程序计数器返回到main方法，指向调用add方法后的下一条指令的地址，然后继续执行。
- 执行Native方法
Java允许调用Native方法，即使用Java Native Interface (JNI) 编写的本地方法。以下是一个示例：
public class NativeExample {
static {
System.loadLibrary("nativeLib"); // Load the native library
}
public native int nativeAdd(int a, int b);
public static void main(String[] args) {
NativeExample example = new NativeExample();
int result = example.nativeAdd(5, 3);
System.out.println("The result is: " + result);
}
}
与之对应的C语言实现：
#include <jni.h>
#include "NativeExample.h"
JNIEXPORT jint JNICALL Java_NativeExample_nativeAdd(JNIEnv *env, jobject obj, jint a, jint b) {
return a + b;
}
在这段代码的执行中，程序计数器的行为如下：
1.初始化：线程启动，程序计数器初始化为main方法的第一条指令的地址。
2.Native方法调用：当main方法调用nativeAdd方法时，程序计数器的值变为undefined。
3.Native方法执行：程序计数器的值保持undefined，因为在本地方法执行期间，JVM不控制执行流程。
4.返回和继续执行：当Native方法执行完成并返回到Java方法时，程序计数器的值会被恢复。