JVM-2. HotSpot虚拟机中的对象

1. 对象的创建

当虚拟机遇到一条new指令时:

  • 检查

    • 检查能否用这个指令的参数在常量池中定位到一个类的符号引用
    • 检查这个符号引用代表的类是否已经被加载,解析和初始化过
    • 如果没有被加载,解析,初始化,先进行类加载过程
  • 内存分配

    • 对象所需内存的大小在类加载后就完全确定了
    • 如果Java堆中的内存是规整的,用一个指针作为分界线划分用过的和空闲的内存,仅将指针向空闲一侧移动对象大小的距离,这种方式叫“指针碰撞(Bump the Pointer)”。
    • 如果Java堆中内存是不规整的,虚拟机维护了一个列表,记录可用内存块,并在分配的时候从列表中找到一块足够大小的空间进行分配,并更新列表,这种方式叫“空闲列表(Free List)”
    • 内存分配策略与垃圾收集器有关。
    • 内存分配的并发问题
      • 一般采用CAS配上失败重试保证指针更新操作的原子性
      • 划分本地线程分配缓冲(Thread Local Allocation Buffer, TLAB):把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间中进行,先分配线程自己的TLAB,用完之后同步锁定分配新的TLAB。
      • 用-XX:+/-UseTLAB参数设定是否使用TLAB
  • 初始化零值(不包括对象头)

    • 使用TLAB则在分配TLAB时初始化
  • 设置对象头

    • 包括类信息,类的元数据信息,对象哈希码,对象GC分代年龄
    • 根据虚拟机当前运行状态,对象头设置方式不同
  • 执行<init>方法,对对象进行初始化

2. 对象的内存布局

对象在内存中存储分为三块:对象头(Header)、实例数据(Instance Data)、对齐填充(Padding)

2.1 对象头

  • 第一部分存放对象自身运行时数据(Mark Word):
    • 包括:哈希码、GC分代年龄,锁状态标志,线程持有的锁,偏向线程ID,偏向时间戳
    • 根据不同状态内容不一样
  • 另一部分是类型指针:
    • 即对象指向它的类元数据的指针。
    • 这个指针能确定这个对象是哪个类的实例。
    • 不一定所有虚拟机都有
    • 如果对象是Java数组,还有一块用于记录数组长度的数据

2.2 实例数据

  • 父类中继承和子类中定义的,都有记录
  • HotSpot虚拟机把相同宽度的字段分配到一起
  • 在满足前面一个条件的情况下,父类中定义的变量会在子类之前
  • 如果CompactFiles参数为true(默认为true),子类中较窄的变量也可能会插到父类变量的空隙中

2.3 对齐填充

  • 不一定必然存在
  • 没有特别含义,仅起到占位符的作用
  • HotSpot自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍,如果没有对齐,就需要对齐填充来补全

3. 对象的访问

  • 虚拟机通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。
  • 访问的方式由虚拟机实现,有两种:句柄和直接指针

3.1 句柄访问

  • 在Java堆中划分出内存作为句柄池,reference存储的就是对象句柄地址,句柄中包含了对象实例数据和类型数据各自的具体地址信息。
  • 优势在于:reference存放的是稳定句柄地址,对象被移动时只需要改变句柄中的实例数据指针

3.2 直接指针访问

  • reference中存储的就是对象地址,堆对象中再放置访问类型数据的额相关信息
  • 优势在于速度快,节省了一次指针定位的时间开销。
  • HotSpot采用这种方式进行对象访问
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