对象的分配、布局、访问过程

整理自《深入理解 Java 虚拟机》。

1. 对象的创建

虚拟机遇到一条 new 指令时,将执行以下过程:

  1. 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经被加载、解析和初始化过。如果没有,必须先执行相应的类加载过程。
  2. 分配内存。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。根据采用的不同的垃圾收集器,采取的分配方式为“指针碰撞”或“空闲列表”。
  3. 将分配的内存空间都初始化为零值(不包括对象头)。
  4. 对对象头进行设置。包括这个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 分代年龄等信息。
  5. 执行 < init > 方法,把对象按照程序员的意愿进行初始化。

2. 对象的内存布局

在这里插入图片描述
对象头

markWord:用干存储对象自身的运行时数据,如哈希码 (HashCode) 、 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。

类元数据指针:对象指向它的类元数据的指针,虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。

实例数据部分:对象真正存储的有效信息,也是在程序代码中所定义的各种类型的字段内容。

对齐填充: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。

3. 对象的访问定位

Java 程序需要通过栈上的 reference 数据来操作堆上的具体对象。两种方式:

使用句柄访问
Java 堆中划分出一块内存作为句柄池,reference 中存储的就是对象的句柄地址,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。
在这里插入图片描述
使用句柄的好处是 reference 中储存的是稳定的句柄地址,在对象被移动(垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为)时只会改变句柄中的实例数据指针,而 reference 本身不需要修改。

使用直接指针访问
Java堆对象的布局必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息,而 reference 中储存的直接就是对象地址。
在这里插入图片描述
使用直接指针的最大好处就是速度更快,它节省了一次指针定位的时间开销,由于对象的访问在 Java 中非常频繁,因此这类开销积少成多后也是一项非常可观的执行成本。

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