对象的创建,内存布局,访问定位

  1. 对象的创建:

java是一门面向对象语言,程序运行中时刻有对象的产生,创建对象通常仅仅通过一个New,而在虚拟机中,遇到一条New指令时,首先会去检查这个指令的是否能在常量池中定位到一个类的符号引用,并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

在类加载检查通过后,虚拟机会为新生代对象分配内存,对象所需要的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相当于把一块确定的内存从java堆中划分出来

java堆的内存如果是绝对规整的,采用“指针碰撞”,所有用过的内存放在一边,空闲的内存放在一边,中间放着指针作为分界点的指示器 ,所分配的内存仅仅是将指针朝着空闲空间挪动一段与对象大小相等的距离;如果不是规整的采用“空闲列表”方式,虚拟机必须维护一个表格,记录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。

除划分空间外,还要考虑对象创建在虚拟机中是非常频繁的行为,很可能出现在给A队形分配内存时,指针还没来得及修改,B对象有使用了原来的指针分配内存的情况,解决这种情况有两种,一是对分配内存空间的动作进行同步处理,虚拟机采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性,另一种是把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间进行,即每个线程在java堆中预先分配一小块内存,成为本地线程分配缓冲。

内存分配完成后,虚拟机要将分配好的空间初始化为零值(不包括对象头),这一步操作保证了对象的实例字段在JAVA代码不赋初始值就可以使用,接下来虚拟机对队形进行必要的设置,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,对象的哈希值等,这些对象存放在对象头中。

最后执行init方法,把对象按照程序员的意愿初始化,这个真正可用的对象才算是产生出来。

  1. 对象的内存布局:

对象在内存中的存储的布局可以分为3块区域:对象头(Header),实例数据(Instance Data)和对其填充(Padding

对象头又可以分两部分信息:第一部分是存储对象自身的运行时数据,如哈希码,GC分代年龄,锁状态标志等,另一部分是类型指针,即对象指向他的类元数据的指针,虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。

数据实例是对象真正存储的有效信息,也是代码中所定义的各种类型的字段内容,无论是父类继承的,还是子类定义的都需要定义下来。

第三部分对其填充不是必然存在的,他仅仅起着占位符的作用,由于虚拟机自动内存管理系统中要求对象其实地址必须是8字节的整数倍,也就是说对象的大小必须是8字节的整数倍,而对象头部分正好是8字节的整数倍,因此,对象实例数据没有对齐时,就需要通过对齐填充来补齐

对象的访问定位:

建立对象是为了使用对象,java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象,由于reference类型在java虚拟机中只规定了一个指向对象的引用,所以对象的访问方式也是由虚拟机实现而定,目前主流的访问方式有使用句柄和直接指针两种。

使用句柄: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地址信息。

直接指针:java堆对象的布局就必须要考虑如何放置访问类型数据的相关信息,而reference中存储的直接就是对象地址。

这两种方式各有优点,使用句柄的最大好处是reference存储的是稳定的句柄地址,在对象被移动时只会改变句柄中的实例数据指针,而reference本身不需要修改。使用直接指针访问的最大好处是速度更快,他节省了一次指针定位的时间开销,由于对象的访问十分频繁,积少成多后时间也是可观的。

 

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