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JVM创建对象及访问定位过程详解

longge3个月前 (03-01)网络技术100

1.对象的创建

  • 虚拟机接收到new指令时,检查这个指令能否在常量池中定位到一个类的符号引用,并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化。如果都没有,先执行类加载过程。
  • 在类加载通过后,虚拟机为新对象分配内存(把一块确定大小的内存从java堆中划分出来),内存大小在类加载完成后即可完全确定。
  • 两种分配方式:
    • (1):指针碰撞:假设Java堆中内存是绝对规整的,即使用过的内存在一边,空闲的内存在另外一边,中间放着一个指针作为指示器,通过移动指针实现内存分配。
    • (2):空闲列表:如果Java堆中的内存并不是规整的,即已使用的内存和空闲的内存相互交错,虚拟机就必须维护一个列表,记录哪些内存块是可用的,通过从列表中寻找空间划分给对象实例来分配内存。
  • Java堆是否规整由所采用的垃圾收集器是否有压缩整理功能决定。
  • 在虚拟机中创建对象不是线程安全的行为,可能出现在给对象A分配内存,指针还没来得及修改,对象B又使用了原来的指针来分配内存。有两种解决方案:
  • (1):对分配内存空间的动作进行同步处理,实际上虚拟机采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性;
  • (2):把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间中进行,即每个线程在Java堆中预先分配一小块内存,称为本地线程分配缓冲(Thread Loal Allocation Buffer,TLAB)。
  • 内存分配完成后,需要将分配到的内存空间都初始化为零值,保证对象的实例字段在Java代码中可以不赋初始值就可以直接使用,程序能访问到这些字段的数据类型对应的零值。
  • 设置对象,把对象是哪个类的实例,如何才能找到类的元数据信息,对象的哈希码,对象的GC分代年龄等存放在对象头中。

2. 对象的内存布局:对象在内存中存储的布局可以分为3块:对象头(Header)、实例数据(Instance Data)、对齐填充(Padding)。对象头,包括两部分信息:

(1):存储对象自身的运行时数据,如哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等,这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机中分别为32bit和64bit,官方称为Mark word(非固定的数据结构,根据对象的状态复用自己的存储空间)。

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(2):类型指针,即指向对象的类元数据的指针,虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。

  • 实例数据:对象真正存储的有效信息,即程序代码中所定义的各种类型的字段内容。无论是从父类继承下来的,还是子类自己定义的,都需要记录。
  • 对齐填充:不是必然存在,起着占位符的作用,由于HotSpot VM要求对象的大小必须是8字节的整数倍,而对象头部分正好是8字节的整数倍,因此当实例数据没有对齐时,通过对齐填充来补全。

3. 对象的访问定位:Java通过栈上的reference数据(局部变量表中的对象引用)来操作堆上的具体对象,reference只规定了指向对象的引用,没有定义怎么去定位,访问堆中的对象的位置。对象访问方式由迅疾实现。

(1):句柄访问:Java堆会划分出一块内存作为句柄池,reference存储的就是对象的句柄地址,句柄包含了对象实例数据和类型数据各自的地址信息。

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优势:reference中存储的是稳定的句柄地址,对象移动时只改变句柄中的实例数据指针,不改变reference。

(2):直接指针:reference中存储的直接就是对象地址,Java堆中放置访问对象类型数据(存放在方法区)的地址。

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优势:速度更快,节省了一次指针定位的时间开销,HotSpot是使用直接指针访问。

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