特点

程序计数器是一个以线程私有的一块较小的内存空间，用于记录所属线程所执行的字节码的行号指示器；字节码解释器工作时，通过改变程序计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳准、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖程序计数器来完成。
在多线程中，就会存在线程上下文切换（CPU 时间片^[1]）执行，为了线程切换后能恢复正确的执行位置，所以需要从程序计数器中获取该线程需要执行的字节码的偏移地址（简单来说，可以先理解为执行的代码行号，但实际并不是所看到的代码行号，后续学习了字节码指令即明白了）。程序计数器是具备线程隔离性，每个线程工作时都有属于自己的独立程序计数器。
如果线程执行 Java 方法，程序计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址。如果执行 Navtive 方法，程序计数器值则为空（Undefined）。因为 Navtive 方法是 Java 通过 JNI 直接调用本地 C/C++ 库，可以认为是 Native 方法相当于 C/C++ 暴露给 Java 的一个接口，Java 通过调用这个接口从而调用到 C/C++ 方法。由于该方法是通过 C/C++ 而不是 Java 进行实现。那么自然无法产生相应的字节码，并且 C/C++ 执行时的内存分配是由自己语言决定的，而不是由 JVM 决定的。

Java 方法调用
由于是线程私有的，生命周期随着线程，线程启动而产生，线程结束而消亡。
Java 虚拟机规范里面， 唯一一个没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域，由于保存的是线程需要执行的字节码的偏移地址，当执行下一条指令的时候，改变的只是程序计数器中保存的地址，并不需要申请新的内存来保存新的指令地址，因此，不会产生内存溢出。

答疑

可能有人对字节码的偏移地址有所困惑，因为这个属于字节码指令的知识范畴，这里就简单举例让大家先了解一下：

public int test() {
    int x = 0;
    int y = 1;
    return x + y;
}

这段代码转化成字节码指令又是这样子的呢？可以使用 javap -v 命令执行该类，生成出来的字节码指令如下：

public int test();
    descriptor: ()I
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=3, args_size=1
         0: iconst_0
         1: istore_1
         2: iconst_1
         3: istore_2
         4: iload_1
         5: iload_2
         6: iadd
         7: ireturn
      LineNumberTable:
        line 7: 0
        line 8: 2
        line 9: 4
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       8     0  this   Lcom/alibaba/uc/TestClass;
            2       6     1     x   I
            4       4     2     y   I

以上只是这个方法的字节码指令，但是，我们重点所看的程序计数器所记录的值是：如 7: ireturn 操作指令中的 7 即为偏移地址。

偏移地址: 操作指令
0: iconst_0
1: istore_1
2: iconst_1
3: istore_2
4: iload_1
5: iload_2
6: iadd
7: ireturn

CPU 时间片
CPU 时间片即 CPU 分配给各个程序的时间，每个线程被分配一个时间段，称作它的时间片，即该进程允许运行的时间，使各个程序从表面上看是同时进行的。如果在时间片结束时进程还在运行，则 CPU 将被剥夺并分配给另一个进程。如果进程在时间片结束前阻塞或结束，则 CPU 当即进行切换。而不会造成 CPU 资源浪费。在宏观上：我们可以同时打开多个应用程序，每个程序并行不悖，同时运行。但在微观上：由于只有一个 CPU，一次只能处理程序要求的一部分，如何处理公平，一种方法就是引入时间片，每个程序轮流执行。 ↩