程序计数器（Program Counter Register）

1. 定义

程序计数器是 JVM 中的一块小内存区域，用于存放当前线程所执行的字节码的行号指示器。可以将程序计数器视为一个指向正在执行的 JVM 字节码指令的地址（或地址指针）。

2. 特性

• 线程私有：每个线程都有自己的程序计数器，线程之间互不影响。这样设计是为了保证线程在执行时，各自的执行状态是独立的。
• 无状态：如果当前线程正在执行的是一个 Java 方法中调用的字节码，那么程序计数器记录的是正在执行的字节码地址。如果是一个 Native 方法，则程序计数器的值是 undefined，因为此时 JVM 并没有执行字节码。

3. 作用

• 管理执行流程：程序计数器负责追踪执行的字节码指令，使得 JVM 可以在执行过程中准确定位当前的执行位置。
• 线程切换：在多线程环境下，程序计数器使得线程能够在上下文切换时保持自己的执行状态，例如，线程在获取 CPU 执行时间片后，也能知道自己上次结束的位置，继续执行。

4. 示例

在多线程环境中，每个线程都有自己的程序计数器示例：

public class ThreadExample {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Runnable task = () -> {for (int i = 0; i < 5; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is executing: " + i);}};Thread thread1 = new Thread(task, "Thread 1");Thread thread2 = new Thread(task, "Thread 2");thread1.start();thread2.start();thread1.join();thread2.join();}
}

在这个示例中，每个线程执行的计数器是独立的。

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虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）

1. 定义

Java 虚拟机栈是每个线程私有的栈内存区域，主要用于存储局部变量、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每当一个方法被调用时，会创建一个栈帧（Stack Frame），用于存储该方法的所有信息。

2. 特性

• 线程私有：每个线程都有自己的虚拟机栈，这是一个线程独占的内存区域，避免了线程间的干扰。
• 栈帧：每个方法在调用时会分配一个栈帧，包含：
  • 局部变量表：存放方法参数和局部变量。
  • 操作数栈：用于方法执行时的中间计算结果。
  • 动态链接：指出当前方法所在类的引用。
  • 方法出口：返回时的地址信息。

3. 作用

• 方法管理：Java 虚拟机栈帮助管理方法的调用和返回，包括参数传递和结果处理。
• 快速分配和访问：由于栈内存的 LIFO（后进先出）特点，对于临时数据的管理和访问速度非常快，降低了内存分配的开销。

4. 示例

下面是一个简单的方法调用示例，展示了虚拟机栈的栈帧使用：

public class StackFrameExample {public static void main(String[] args) {StackFrameExample example = new StackFrameExample();example.method1();}void method1() {int localVar1 = 1;method2();}void method2() {int localVar2 = 2;System.out.println("Executing method2.");}
}

在调用 method1() 时，会创建一个栈帧，局部变量 localVar1 会被存储在其中。当 method2() 被调用时，会创建另一个栈帧，局部变量 localVar2 会存储在它的栈帧中。

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总结

• 程序计数器 是线程私有的，用于追踪当前执行的字节码指令。
• 虚拟机栈 也是线程私有的，用于管理方法的调用和局部变量的存储。

这两者都是 JVM 进行方法调用与管理的重要组成部分，保证了多线程执行的独立性和高效性。

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