Java对象创建过程及内存布局和访问方式

对象创建

Java对象：数组，class对象，普通对象

普通对象的创建过程：

==> 收到new指令。

==> 检查这个指令的参数是否能再常量池中定位到一个类的引用。

==> 检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析、初始化过。（如果没有，则进行类加载）

==> 虚拟机为新生对象分配内存。（对象所需内存大小在类加载完成后可完全确定）

如何分配内存？

• 如果内存是规整的，指针碰撞，移动指针就可以了。（Serial,ParNew等带Compact过程的收集器）

• 如果内存不规整的，空闲列表，维护一个列表，记录哪些内存块可用。（CMS这种基于Mark-Sweep的）

如何处理并发？

• 进行同步处理，CAS+失败重试的方式保证更新操作的原子性

• 按线程划分 TLAB（本地内存缓冲区），只需要在TLAB用完并分配新的TLAB时需要同步锁定

==> 虚拟机将分配的内存空间全部初始化为零值（不包括对象头）

==> 虚拟机对对象头进行设置。

这个对象是哪个类的实例、如何找到类的元数据信息、对象的hash码、对象的gc分代年龄。

是否启用偏向锁等

==> 执行<init>方法，通过构造函数按程序逻辑进行初始化。

==> 对象创建完成。

内存布局

1. 对象头

   • MarkWord，用于存储对象自身的运行时数据

     • 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

     未锁定的状态下：

     对象哈希码	GC分代年龄	锁标志位	固定为0
     25bit	4bit	2bit	1bit

     其他状态下：（轻量级锁定、重量级锁定、GC标记、可偏向）

     存储内容	标志位	状态
     对象哈希码、对象分代年龄	01	未锁定
     指向锁记录的指针	00	轻量级锁定
     指向重量级锁的指针	10	膨胀
     空，不需要记录信息	11	GC标记
     偏向线程id、偏向时间戳、对象分代年龄	01	可偏向

   • 类型指针，即指向它的类元数据的指针（通过元数据可以确定对象的大小）

   • 数组长度，如果对象是数组（通过元数据无法确定数组大小，所以需要记录数组长度）

2. 实例数据

   对象真正存储的有效信息，包括父类继承的和子类定义的

   存储顺序受虚拟机分配策略参数和源码中定义顺序的影响

   默认分配策略：（相同宽度的字段总是分配到一起）

   • longs/doubles
   • ints
   • shorts/chars
   • bytes/booleans
   • oops(Ordinary Object Pointers)

   在父类中定义的变量会出现在子类之前，如果CompactFields参数值为true(默认为true)，那么子类之中较窄的变量也可能会插到父类变量的空隙之中

3. 对齐填充

   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，即对象的大小必须是8的整数倍。因此如果对象的实例数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来补全

访问定位

1. 句柄访问（存储对象实例数据的指针和到对象类型数据的指针）

   好处：稳定的reference地址，对象被移动时只会改变句柄中的对象实例数据指针

2. 直接指针（需要对象实例数据存储到对象类型数据的指针，HotSpot VM）

   好处：速度更快，节省了一次指针定位的时间开销