四、HotSpot虚拟机对象探秘

1.对象的创建:

HotSpot虚拟机中对象的创建过程如下:
a.当虚拟机遇到一个new命令时,首先会去检查这个命令的参数能否在常量池中定位到一个符号引用,并且检查该符号引用所代表的类是否已经被加载、解析、初始化过,若没有,则执行相应的类加载过程。
b.类加载检查通过后,虚拟机会为该类的新生对象分配内存。分配内存有两种方式:

-指针碰撞:这种方式是指Java堆内存是绝对规整的,用过的内存放一边,没用的放另一边,临界处有一个指示器,为新生对象分配内存空间只需将该指示器向没用过的内存区域移动该对象大小的距离即可。
-空闲列表:这种方式适用于Java堆内存不是规整的,用过的内存和没用过的相互交错,虚拟机内部维护着一个记录哪些内存块是可用的列表,为新生对象分配内存空间时只需更新该列表的记录即可。

c.为新生对象分配了内存空间后,虚拟机会将该内存空间的值初始化为0值(不包括对象头)。
d.然后,虚拟机会初始化该对象的对象头,即对该对象进行必要的设置:例如这个对象是哪些类的实例
e.最后执行对象的init()方法,即按照程序员的意愿对其进行初始化。

2.对象的内存布局:

对象的内存布局包括3块区域:对象头、实例数据、对齐填充。
-对象头包括两部分信息:

1.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。
2.对象的类型指针:指向对象的类元数据的指针,用于确定对象是哪个类的实例。如果对象是数组,则对象头中还有一块数据用于记录数组的长度。

-实例数据:

用于存储对象真正带有的有效信息,即程序中所定义的各种字段内容。

-对齐填充:

HotSpot虚拟机自动内存管理系统要求对象的起始地址必须是8字节的整数倍,即每个对象的大小必须是8字节的整数倍,对象头是8字节的整数倍,若其实例数据部分不满足该要求,则通过对齐填充来确保该对象大小是8字节的整数倍。

3.对象的访问定位:

虚拟机是通过栈上的reference数据来操作堆上的实例对象,那么如何根据该reference数据来找到该对象呢,有两种实现方式:
-使用句柄访问:

Java堆中有一块区域作为句柄池,专门存放对象的句柄信息,栈中的reference数据存放的是要访问的对象的句柄在堆中的地址,然后句柄中存放对象实例数据在堆上的地址和对象所属类型数据在方法区中的地址。


通过句柄访问对象
-使用直接指针访问:

栈中的reference中存放的就是对象在堆中的地址,而堆上的对象内存布局中除了存放对象的实例数据外还存放其所属类型数据在方法区的地址。


使用直接指针访问对象
-二者比较:

使用句柄访问对象的好处是对象的地址数据全存放在句柄池中,统一管理,对象在堆上的地址变了(因为GC频繁发生,所以对象地址会经常变动)则只需更改句柄池中存储的相应地址数据即可,reference数据不用更改。
使用直接指针访问对象的方式相比于使用句柄的方式而言少了一次指针定位操作,这在对象访问定位频繁的Java程序中可以减少很多时间开销。

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