HotSpot虛擬機(jī)對(duì)象探秘

文本來自:《深入理解Java虛擬機(jī)》部分修改

對(duì)象生成

我們知道在Java代碼中,通過

Object o = new Object();

這樣的語句就可以創(chuàng)建對(duì)象及其引用,對(duì)象的創(chuàng)建只不過是一個(gè)new關(guān)鍵字而已,那么在虛擬機(jī)中又是一個(gè)怎樣的過程呢?

HotSpot檢測(cè)到new指令之后會(huì)進(jìn)行下面幾步操作:

一 .檢測(cè)類是否加載

判斷類是否加載谓晌。虛擬機(jī)遇到一條new指令的時(shí)候,首先會(huì)檢查這個(gè)指令的參數(shù)是否能在常量池中定位到一個(gè)類的符號(hào)引用癞揉,并且檢查這個(gè)符號(hào)代表的類是否被加載纸肉、解析并初始化。如果沒有完成這個(gè)過程喊熟,則必須執(zhí)行相應(yīng)類的加載柏肪。確保類加載完成之后才能生成其實(shí)例。

二. 堆上分配空間

在堆上為對(duì)象分配空間芥牌。所有對(duì)象都是在堆上分配空間的烦味,但是隨著時(shí)代的發(fā)展已經(jīng)不是那么絕對(duì)了,對(duì)象需要的空間大小在類加載完成后便能確定胳泉。之后便是在堆上為該對(duì)象分配固定大小的空間拐叉。分配的方式也有兩種:

i.第一種如果使用Serial岩遗、ParNew等帶Compact過程的收集器的時(shí)候扇商,Java內(nèi)存中的堆都是規(guī)整的,只需把作為使用和未使用空間的分界點(diǎn)的指針移動(dòng)一段距離就可以了宿礁,稱為指針碰撞方式案铺。

ii.第二種如果使用CMS這種基于Mark-Sweep算法的收集器的時(shí)候,Java內(nèi)存并不是規(guī)整的梆靖,虛擬機(jī)就要維護(hù)了一個(gè)列表來記錄內(nèi)存的使用情況控汉,這種方式叫做“空閑列表”的方式。

虛擬機(jī)為對(duì)象分配空間是非常頻繁的返吻,如果同時(shí)為多個(gè)線程分配對(duì)象姑子,就可能發(fā)生指針錯(cuò)誤控制,就涉及到并發(fā)安全控制了测僵。一般有兩個(gè)解決方案:

(1)第一種是對(duì)分配內(nèi)存空間動(dòng)作進(jìn)行同步-使用CAS配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性街佑。

(2)第二種是把內(nèi)存分配的動(dòng)作分配在不同的空間中進(jìn)行谢翎,既每個(gè)線程在Java堆中預(yù)先分配一小塊內(nèi)存,稱之為本地線程分配緩沖(ThreadLocalAllocationBuffer,TLAB)沐旨。哪個(gè)線程要分配內(nèi)存森逮,就在哪個(gè)線程的TLAB上分配。只有TLAB使用完并需要分配新的TLAB的時(shí)候才需要同步鎖定磁携。

三.初始化內(nèi)存

初始化內(nèi)存空間褒侧。內(nèi)存分配完成之后,虛擬機(jī)會(huì)將分配空間內(nèi)都初始化為零(不包括對(duì)象頭)谊迄,如果使用TLAB分配闷供,這一過程也可以提前至TLAB分配時(shí)進(jìn)行。

四.設(shè)置對(duì)象頭

設(shè)置對(duì)象的對(duì)象頭统诺。接下來虛擬機(jī)要設(shè)置對(duì)象的對(duì)象頭这吻。包括對(duì)象的哈希碼、類元素信息篙议、GC分代年齡等唾糯。這些信息都放置在對(duì)象頭中。
對(duì)象頭是必不可少的一部分鬼贱。

五.初始化類成員

執(zhí)行方法移怯,初始化對(duì)象內(nèi)成員。

執(zhí)行完這五步这难,一個(gè)對(duì)象才算是真正產(chǎn)生舟误。

對(duì)象組成

內(nèi)存中,對(duì)象存儲(chǔ)布局可分為三部分:對(duì)象頭(Header)姻乓,實(shí)例數(shù)據(jù)(InstanceData)和對(duì)齊填充(Padding)嵌溢。

1.對(duì)象頭:包括兩部分信息。第一部分用于存儲(chǔ)對(duì)象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)蹋岩,如哈希碼赖草,GC分代年齡、鎖狀態(tài)剪个、線程持有鎖秧骑、等等。這部分?jǐn)?shù)據(jù)的長(zhǎng)度在32為或64位扣囊,官方稱之為“MarkWord”乎折。對(duì)象頭的另一部分是類型指針,即對(duì)象指向它的類元素的指針侵歇,通過這個(gè)指針來確定這個(gè)對(duì)象時(shí)那個(gè)類的實(shí)例骂澄。(如果Java對(duì)象時(shí)一個(gè)數(shù)組,則對(duì)象頭還必須有一塊用于記錄數(shù)組長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)惕虑。因?yàn)镴ava數(shù)組元數(shù)據(jù)中沒有數(shù)組大小的記錄)

2.實(shí)例數(shù)據(jù):這部分是真正用來存儲(chǔ)對(duì)象有效信息的地方坟冲,也就是在代碼中定義的士修,包括父類的屬性等

3.對(duì)齊填充:這部分并不是必需存在的,只是起著占位符的作用樱衷。因?yàn)镠otSpot虛擬機(jī)要求對(duì)象起始地址必須是8字節(jié)的倍數(shù)棋嘲。而對(duì)象頭是8字節(jié)或者16字節(jié),加入實(shí)例數(shù)據(jù)不是8的整數(shù)倍矩桂,那么就需要padding來補(bǔ)充沸移。

對(duì)象引用

我們可以通過使用棧上的reference數(shù)據(jù)來操作堆上的具體對(duì)象。有兩種方式來訪問具體對(duì)象:句柄和直接指針侄榴。

句柄:Java堆中劃分出一個(gè)句柄池雹锣,專門用來存放對(duì)象的實(shí)例地址和類型地址。而棧中的reference只是該句柄池中某一句柄的地址癞蚕。
這樣做的好處是當(dāng)進(jìn)行垃圾回收并被移動(dòng)后蕊爵,對(duì)象地址改變而reference的數(shù)據(jù)不用改變。

直接指針:reference直接指向某一對(duì)象的地址桦山。好處便是速度快攒射,節(jié)省了一次定位的時(shí)間開銷。

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