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深入理解JVM(二)HotSpot虚拟机对象探秘

1.对象的创建过程

1.1.当虚拟机遇到一条含有new的指令时,首先检查常量池中是否有即将要创建的这个对象所属的类的符号引用;若常量池中没有这个类的符号引用,说明这个类还没有被定义!抛出ClassNotFoundException;进而检查这个符号引用所代表的类是否已经被JVM加载,解析,初始化;若该类还没有被加载,就找该类的class文件,并加载进方法区;若该类已经被JVM加载,则准备为对象分配内存;

1.2对象所需内存的大小在类加载完成后便可以完全确定。为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从Java堆中划分出来。从堆中划分一块对应大小的内存空间给新的对象;分配堆中内存有两种方式:

1.2.1指针碰撞

假设Java堆中内存是绝对完整的,所有用过的内存都放到一边,空闲的内存放到另一边,中间放着一个指针作为分界点的指示器,那所分配内存就仅仅是把那个指针向空闲空间那边挪动一段与对象大小相等的距离,这种分配方式成为"指针碰撞",其中使用这种分配方式的有Serial、ParNew收集器即采用复制算法或标记-整理算法等。

1.2.2空闲列表

如果Java堆中内存不是完整的,那么堆中空闲区域和已使用区域交错,因此需要用一张“空闲列表”来记录堆中哪些区域是空闲区域,从而在创建对象的时候根据这张“空闲列表”找到空闲区域,并分配内存,采用这种分配方式的收集器采用标记-清除算法。

综上所述:JVM究竟采用哪种内存分配方法,取决于它使用了何种垃圾收集器。

1.3.内存分配完成后,虚拟机需要将分配的内存空间都初始化为零值。

1.4.为对象中的成员变量赋上初始值(默认初始化);

1.5.设置对象头中的信息;

1.6.调用对象的构造函数进行初始化,此时,整个对象的创建过程就完成了。 2.对象的内存布局

在HotSpot虚拟机中,对象分为3块区域:对象头、实例数据、对其填充。

2.1. 对象头

2.1.1.对象头中一部分用于存自身的运行时数据: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。这部分数据的长度官方称为"Mark Word"

2.1.2对象头中的另一部分是类型指针(并不一定必须有)。通过该指针能确定这个对象所属哪个类。此外,如果对象是一个数组,那么对象头中还要包含数组长度。

2.2实例数据

实力数据部分就是成员变量的值,其中包含父类的成员变量和本类的成员变量。

2.3对其填充

对其填充并不是必然存在的,也没有特别的含义,它仅仅起着占位符的作用。HotSpot要求对象的总长度必须是8字节的整数倍。由于对象头一定是8字节的整数倍,但实例数据部分的长度是任意的,因此需要对齐补充字段确保整个对象的总长度为8的整数倍。 3对象的访问

目前主流的访问方式有两种:使用句柄和直接指针两种。

3.1句柄访问

java堆中会划分出一块内存作为句柄池,引用类型中存储的是对象的句柄地址,而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体地址信息。采用句柄访问的最大好处是引用类型中存储的是稳定的句柄地址,在对象被移动时只会改变句柄中的实例数据指针,而引用类型本身不需要改变。

3.2直接指针

引用类型的变量直接存放对象的地址,从而不需要句柄池,通过引用能够直接访问对象。但对象所在的内存空间中需要额外的策略存储对象所属的类信息的地址。

HotSpot采用直接指针方式访问对象,因为它只需一次寻址操作,节省了一次指针定位的时间开销从而性能比句柄访问方式快一倍。但它需要额外的策略存储对象在方法区中类信息的地址。

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