1. HotSpot虚拟机
提起HotSpot VM,相信所有Java程序员都知道,它是Sun JDK和OpenJDK中所带的虚拟机,也是目前使用范围最广的Java虚拟机。 但不一定所有人都知道的是,这个目前看起来“血统纯正”的虚拟机在最初并非由Sun公司开发,而是由一家名为“Longview Technologies”的小公司设计的; 甚至这个虚拟机最初并非是为Java语言而开发的,它来源于Strongtalk VM, 而这款虚拟机中相当多的技术又是来源于一款支持Self语言实现“达到C语言50%以上的执行效率”的目标而设计的虚拟机, Sun公司注意到了这款虚拟机在JIT编译上有许多优秀的理念和实际效果,在1997年收购了Longview Technologies公司,从而获得了HotSpot VM。
HotSpot VM既继承了Sun之前两款商用虚拟机的优点(如前面提到的准确式内存管理),也有许多自己新的技术优势, 如它名称中的HotSpot指的就是它的热点代码探测技术(其实两个VM基本上是同时期的独立产品,HotSpot还稍早一些,HotSpot一开始就是准确式GC, 而Exact VM之中也有与HotSpot几乎一样的热点探测。 为了Exact VM和HotSpot VM哪个成为Sun主要支持的VM产品,在Sun公司内部还有过争论,HotSpot打败Exact并不能算技术上的胜利), HotSpot VM的热点代码探测能力可以通过执行计数器找出最具有编译价值的代码,然后通知JIT编译器以方法为单位进行编译。 如果一个方法被频繁调用,或方法中有效循环次数很多,将会分别触发标准编译和OSR(栈上替换)编译动作。 通过编译器与解释器恰当地协同工作,可以在最优化的程序响应时间与最佳执行性能中取得平衡,而且无须等待本地代码输出才能执行程序, 即时编译的时间压力也相对减小,这样有助于引入更多的代码优化技术,输出质量更高的本地代码。
在2006年的JavaOne大会上,Sun公司宣布最终会把Java开源,并在随后的一年,陆续将JDK的各个部分(其中当然也包括了HotSpot VM)在GPL协议下公开了源码, 并在此基础上建立了OpenJDK。这样,HotSpot VM便成为了Sun JDK和OpenJDK两个实现极度接近的JDK项目的共同虚拟机。
在2008年和2009年,Oracle公司分别收购了BEA公司和Sun公司,这样Oracle就同时拥有了两款优秀的Java虚拟机:JRockit VM和HotSpot VM。 Oracle公司宣布在不久的将来(大约应在发布JDK 8的时候)会完成这两款虚拟机的整合工作,使之优势互补。 整合的方式大致上是在HotSpot的基础上,移植JRockit的优秀特性,譬如使用JRockit的垃圾回收器与MissionControl服务, 使用HotSpot的JIT编译器与混合的运行时系统。
2. Java对象的创建过程
虚拟机遇到一条new指令时,首先将去检查这个指令的参数是否能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,解析和初始化过。如果没有,那必须先执行响应的类加载过程。对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定,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。
对象空间分配方式:指针碰撞, 空闲列表
创建的步骤:
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检查是否能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、解析和初始化过。如果没有必须先执行相应的类加载过程
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在类加载检查通过后,接下来虚拟机将为新生对象分配内存 1)内存分配的方案:指针碰撞、空闲列表 2)内存分配并发情况的安全方案:CAS+失败重试、TLAB+(CAS+失败重试)
3.内存分配完成后,虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值(不包括对象头),如果使用TLAB,这一工作过程也可以提前至TLAB分配时进行。
4.虚拟机要对对象进行必要的设置
5.执行new指令之后会接着执行方法,把对象按照程序员的意愿进行初始化,这样一个真正可用的对象才算完全产生出来。
3. Java对象的内存布局
在HotSpot虚拟机中,对象在内存中存储的布局可以分为3块区域:对象头(Header)、实例数据(Instance Data)和对齐填充(Padding)。
对象头(Header)包含两部分信息:(对象的元数据)
1.用于存储对象自身的运行时数据(Mark Word)
实例数据(Instance Data):
是对象真正存储的有效信息,也是在程序代码所定义的各种类型的字段内容。无论是从父类继承下来的,还是在子类中定义的,都需要记录起来。
实例数据存储顺序受到虚拟机默认的分配策略参数(FieldsAllocationStyle)和字段在Java源码中定义顺序的影响。
对齐填充(Padding):
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。对象的大小必须是8字节的整数倍。
3对象的访问定位
对象的访问定位目前主流的范文方式有使用句柄和直接指针两种
1.如果使用句柄访问的话,那么Java堆中将会划分出一块内存来作为句柄池,reference中存储的就是对象的句柄地址,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。
优点:最大好处就是reference中存储的是稳定的句柄地址,在对象移动(垃圾收集时移动对象是非常普通的行为)时只会改变句柄中的实例数据指针,而reference本身不需要修改。
2.如果使用直接指针访问,那么Java堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息,而reference中存储的直接就是对象地址。
优点:速度更快,它节省了一次指定定位的时间开销。HotSpot使用的直接指针访问。