JVM — JAVA堆中对象的创建(二)

一、对象的创建

       在语言层面上,常仅仅是一个new关键字而已,而在虚拟机中,又是怎样的呢?

  1. 类加载: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,那必须先执行相应的类加载过程。
  2. 内存分配:类加载通过后,接着就为新对象分配内存。对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定。
           内存分配有两种方式:“指针碰撞”(Bump the Pointer),“空闲列表”(Free List)。
  • 指针碰撞:如果Java堆中内存是绝对规整的,所有用过的内存都放在一边,空闲的内存放在另一边,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。
  • 空闲列表:如果Java堆中的内存并不是规整的,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,记录上哪些内存块是可用的,在分配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例,并更新列表上的记录。
  1. 初始化: 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)。这一步操作保证了对象的实例字段在Java代码中可以不赋初始值就直接使用,程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。
  2. 设置对象: 接下来,虚拟机要对对象进行必要的设置,例如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。

二、对象的内存布局

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:对象头包括两部分信息
    第一部分用于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。
    另外一部分是类型指针。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
    这部分的存储顺序会受到虚拟机分配策略参数(FieldsAllocationStyle)和字段在Java源码中定义顺序的影响。HotSpot虚拟机默认的分配策略为longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops(Ordinary ObjectPointers),从分配策略中可以看出,相同宽度的字段总是被分配到一起。
  • 对齐填充
    由于HotSpot VM的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,因此,当对象实例数据部分没有对齐时,就需要通过对齐填充来补全。

三、对象的访问定位

对象访问方式取决于虚拟机实现而定的。目前主流的访问方式有使用句柄和直接指针两种。

  • 句柄访问:
    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。

优势:在对象被移动(GC中移动对象很常见)时只会改变句柄的实例数据指针,reference本身不需要修改 。
在这里插入图片描述

  • 指针方式:
    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,reference中存储的直接就是对象地址。
    优势:速度快,节省了一次指针定位的时间开销,对象的访问在java中非常频繁,因此可以减少执行成本(Sun HotSpot虚拟机主要使用)。
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