JVM如何創(chuàng)建對象及訪問定位

這篇文章主要介紹了JVM如何創(chuàng)建對象及訪問定位，具有一定借鑒價值，需要的朋友可以參考下。希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲。下面讓小編帶著大家一起了解一下。

1、對象的創(chuàng)建

• 虛擬機(jī)接收到new指令時，檢查這個指令能否在常量池中定位到一個類的符號引用，并且檢查這個符號引用代表的類是否已被加載、解析和初始化。如果都沒有，先執(zhí)行類加載過程。
• 在類加載通過后，虛擬機(jī)為新對象分配內(nèi)存（把一塊確定大小的內(nèi)存從Java堆中劃分出來），內(nèi)存大小在類加載完成后即可完全確定。
• 兩種分配方式：
  • (1)：指針碰撞：假設(shè)Java堆中內(nèi)存是絕對規(guī)整的，即使用過的內(nèi)存在一邊，空閑的內(nèi)存在另外一邊，中間放著一個指針作為指示器，通過移動指針實(shí)現(xiàn)內(nèi)存分配。
  • (2)：空閑列表：如果Java堆中的內(nèi)存并不是規(guī)整的，即已使用的內(nèi)存和空閑的內(nèi)存相互交錯，虛擬機(jī)就必須維護(hù)一個列表，記錄哪些內(nèi)存塊是可用的，通過從列表中尋找空間劃分給對象實(shí)例來分配內(nèi)存。
• Java堆是否規(guī)整由所采用的垃圾收集器是否有壓縮整理功能決定。
• 在虛擬機(jī)中創(chuàng)建對象不是線程安全的行為，可能出現(xiàn)在給對象A分配內(nèi)存，指針還沒來得及修改，對象B又使用了原來的指針來分配內(nèi)存。有兩種解決方案：
• (1)：對分配內(nèi)存空間的動作進(jìn)行同步處理，實(shí)際上虛擬機(jī)采用CAS配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性；
• (2)：把內(nèi)存分配的動作按照線程劃分在不同的空間中進(jìn)行，即每個線程在Java堆中預(yù)先分配一小塊內(nèi)存，稱為本地線程分配緩沖(Thread Loal Allocation Buffer,TLAB)。
• 內(nèi)存分配完成后，需要將分配到的內(nèi)存空間都初始化為零值，保證對象的實(shí)例字段在Java代碼中可以不賦初始值就可以直接使用，程序能訪問到這些字段的數(shù)據(jù)類型對應(yīng)的零值。
• 設(shè)置對象，把對象是哪個類的實(shí)例，如何才能找到類的元數(shù)據(jù)信息，對象的哈希碼，對象的GC分代年齡等存放在對象頭中。

2. 對象的內(nèi)存布局：對象在內(nèi)存中存儲的布局可以分為3塊：對象頭（Header）、實(shí)例數(shù)據(jù)（Instance Data）、對齊填充（Padding）。對象頭，包括兩部分信息：

(1)：存儲對象自身的運(yùn)行時數(shù)據(jù)，如哈希碼、GC分代年齡、鎖狀態(tài)標(biāo)志、線程持有的鎖、偏向線程ID、偏向時間戳等，這部分?jǐn)?shù)據(jù)的長度在32位和64位的虛擬機(jī)中分別為32bit和64bit，官方稱為Mark Word（非固定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)對象的狀態(tài)復(fù)用自己的存儲空間）。

(2)：類型指針，即指向?qū)ο蟮念愒獢?shù)據(jù)的指針，虛擬機(jī)通過這個指針來確定這個對象是哪個類的實(shí)例。

• 實(shí)例數(shù)據(jù)：對象真正存儲的有效信息，即程序代碼中所定義的各種類型的字段內(nèi)容。無論是從父類繼承下來的，還是子類自己定義的，都需要記錄。
• 對齊填充：不是必然存在，起著占位符的作用，由于HotSpot VM要求對象的大小必須是8字節(jié)的整數(shù)倍，而對象頭部分正好是8字節(jié)的整數(shù)倍，因此當(dāng)實(shí)例數(shù)據(jù)沒有對齊時，通過對齊填充來補(bǔ)全。

3. 對象的訪問定位：Java通過棧上的reference數(shù)據(jù)（局部變量表中的對象引用）來操作堆上的具體對象，reference只規(guī)定了指向?qū)ο蟮囊?，沒有定義怎么去定位，訪問堆中的對象的位置。對象訪問方式由迅疾實(shí)現(xiàn)。

(1)：句柄訪問：Java堆會劃分出一塊內(nèi)存作為句柄池，reference存儲的就是對象的句柄地址，句柄包含了對象實(shí)例數(shù)據(jù)和類型數(shù)據(jù)各自的地址信息。

優(yōu)勢：reference中存儲的是穩(wěn)定的句柄地址，對象移動時只改變句柄中的實(shí)例數(shù)據(jù)指針，不改變reference。

(2)：直接指針：reference中存儲的直接就是對象地址，Java堆中放置訪問對象類型數(shù)據(jù)（存放在方法區(qū)）的地址。

優(yōu)勢：速度更快，節(jié)省了一次指針定位的時間開銷，HotSpot是使用直接指針訪問。

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