如何理解Java 虛擬機(jī)中HotSpot 虛擬機(jī)對象

今天就跟大家聊聊有關(guān)如何理解Java 虛擬機(jī)中HotSpot 虛擬機(jī)對象，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容，希望大家根據(jù)這篇文章可以有所收獲。

一、對象的創(chuàng)建

對象的創(chuàng)建步驟：

1. 類加載檢查

虛擬機(jī)遇到一條 new 指令時(shí)，首先將去檢查這個(gè)指令的參數(shù)是否能在常量池中定位到這個(gè)類的符號引用， 并且檢查這個(gè)符號引用代表的類是否已被加載過、解析和初始化過。 如果沒有，那必須先執(zhí)行相應(yīng)的類加載過程。

2. 分配內(nèi)存

在類加載檢查通過后，接下來虛擬機(jī)將為新生對象分配內(nèi)存。 對象所需的內(nèi)存大小在類加載完成后便可確定，為對象分配空間的任務(wù)等同于把一塊確定大小的內(nèi)存從 Java 堆中劃分出來。分配【關(guān)鍵詞違禁，此句忽視】方式有 “指針碰撞” 和 “空閑列表” 兩種，選擇那種分配【關(guān)鍵詞違禁，此句忽視】方式由 Java 堆是否規(guī)整決定， 而Java堆是否規(guī)整又由所采用的垃圾收集器是否帶有壓縮整理功能決定。

①. 內(nèi)存分配的兩種方式

②. 內(nèi)存分配并發(fā)問題

在創(chuàng)建對象的時(shí)候有一個(gè)很重要的問題，就是線程安全，因?yàn)樵趯?shí)際開發(fā)過程中，創(chuàng)建對象是很頻繁的事情， 作為虛擬機(jī)來說，必須要保證線程是安全的，通常來講，虛擬機(jī)采用兩種方式來保證線程安全：

• CAS+失敗重試： CAS 是樂觀鎖的一種實(shí)現(xiàn)方式。所謂樂觀鎖就是，每次不加鎖而是假設(shè)沒有沖突而去完成某項(xiàng)操作，如果因?yàn)闆_突失敗就重試，直到成功為止。虛擬機(jī)采用CAS配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性。

• TLAB: 每一個(gè)線程預(yù)先在Java堆中分配一塊內(nèi)存，稱為本地線程分配緩沖(Thread Local Allocation Buffer,TLAB)。哪個(gè)線程要分配內(nèi)存，就在哪個(gè)線程的TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB時(shí)，才采用上述的CAS進(jìn)行內(nèi)存分配。

3. 初始化零值

內(nèi)存分配完成后，虛擬機(jī)需要將分配到的內(nèi)存空間都初始化為零值（不包括對象頭），這一步操作保證了對象的實(shí)例字段在 Java 代碼中可以不賦初始值就直接使用，程序能訪問到這些字段的數(shù)據(jù)類型所對應(yīng)的零值。

4. 設(shè)置對象頭

初始化零值完成之后，虛擬機(jī)要對對象進(jìn)行必要的設(shè)置，例如這個(gè)對象是那個(gè)類的實(shí)例、如何才能找到類的元數(shù)據(jù)信息、對象的哈希嗎、對象的 GC 分代年齡等信息。 這些信息存放在對象頭中。 另外，根據(jù)虛擬機(jī)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的不同，如是否啟用偏向鎖等，對象頭會有不同的設(shè)置方式。

5. 執(zhí)行init方法

在上面工作都完成之后，從虛擬機(jī)的視角來看，一個(gè)新的對象已經(jīng)產(chǎn)生了， 但從 Java 程序的視角來看，對象創(chuàng)建才剛開始，方法還沒有執(zhí)行，所有的字段都還為零。 所以一般來說，執(zhí)行 new 指令之后會接著執(zhí)行方法， 把對象按照程序員的意愿進(jìn)行初始化，這樣一個(gè)真正可用的對象才算完全產(chǎn)生出來。

二、對象的內(nèi)存布局

在 Hotspot 虛擬機(jī)中，對象在內(nèi)存中的布局可以分為 3 塊區(qū)域：對象頭、實(shí)例數(shù)據(jù)、對齊填充。

1. 對象頭

Hotspot虛擬機(jī)的對象頭包括兩部分信息：

• 一部分用于存儲對象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)（哈希碼、GC分代年齡、鎖狀態(tài)標(biāo)志等等），

• 另一部分是類型指針，即對象指向它的類元數(shù)據(jù)的指針，虛擬機(jī)通過這個(gè)指針來確定這個(gè)對象是哪個(gè)類的實(shí)例。

2. 實(shí)例數(shù)據(jù)

實(shí)例數(shù)據(jù)部分是對象真正存儲的有效信息，也是在程序中所定義的各種類型的字段內(nèi)容。

3. 對齊填充

對齊填充部分不是必然存在的，也沒有什么特別的含義，僅僅起占位作用。 因?yàn)镠otspot虛擬機(jī)的自動內(nèi)存管理系統(tǒng)要求對象起始地址必須是8字節(jié)的整數(shù)倍， 換句話說就是對象的大小必須是8字節(jié)的整數(shù)倍。而對象頭部分正好是8字節(jié)的倍數(shù)（1倍或2倍）， 因此，當(dāng)對象實(shí)例數(shù)據(jù)部分沒有對齊時(shí)，就需要通過對齊填充來補(bǔ)全。

三、對象的訪問定位

建立對象就是為了使用對象，我們的Java程序通過棧上的 reference 數(shù)據(jù)來操作堆上的具體對象。 對象的訪問方式視虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)而定，目前主流的訪問方式有兩種：使用句柄、直接指針。

1. 使用句柄

如果使用句柄的話，那么 Java 堆中將會劃分出一塊內(nèi)存來作為句柄池，reference 中存儲的就是對象的句柄地址，而句柄中包含了對象實(shí)例數(shù)據(jù)與類型數(shù)據(jù)各自的具體地址信息 。

2. 直接指針

如果使用直接指針訪問，那么 Java 堆對象的布局中就必須考慮如何放置訪問類型數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，而 reference 中存儲的直接就是對象的地址。

這兩種對象訪問方式各有優(yōu)勢:

• 使用句柄來訪問的最大好處是 reference 中存儲的是穩(wěn)定的句柄地址，在對象被移動時(shí)只會改變句柄中的實(shí)例數(shù)據(jù)指針，而reference本身不需要修改。

• 使用直接指針訪問方式最大的好處就是速度快，它節(jié)省了一次指針定位的時(shí)間開銷。

看完上述內(nèi)容，你們對如何理解Java 虛擬機(jī)中HotSpot 虛擬機(jī)對象有進(jìn)一步的了解嗎？如果還想了解更多知識或者相關(guān)內(nèi)容，請關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝大家的支持。