四、java对象从new-内存分配-GC流程

对象的创建：

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1.类加载检查

虚拟机字节码执行引擎执行jvm指令如果为new时，会查看方法区中常量池该类的符号引用，查看符号引用的类信息是否存在，如果不存在，则执行类加载过程。

2.加载类

执行类加载机制，通过双亲委派机制，使用类加载器加载类文件，验证字节码文件的完整性，将类中的静态变量赋值为初始值，将字面量的符号引用转换成直接引用，初始化赋值静态成员变量。

3.分配内存

分三种情况: 1.直接分配到old区(老年代) 2.分配到Eden区 3.分配在线程本地缓存区分配内存的方式： 1.指针碰撞（默认使用）java堆中的内存规整的情况下，会将用过的内存和没用过的内存分开放置，将加载后计算好的类的大小，挪动类的大小的指针； 2.不规整的情况下空闲列表（Free List）如果内存为不规整的情况下，虚拟机就需要维护一个内存可用的列表，分配时从列表中查找，如果找到一块可用的内存，进行分配内存，并更新列表的状态并发问题： 1.cas+失败重试：在分配内存时可能被其他线程抢占分配，虚拟机会采用CAS+失败重试来保证内存分配的同步和原子性; 2.TLAB(Thread Local Allocation Buffer)线程本地缓冲区在Eden 区会给每个线程分配一块小的内存，用来存储对象，是线程非共享的，只能当前线程访问，可使用-XX:+UseTLAB开启，但是默认是开启状态；XX:TLABSize可指定大小

4.初始化

内存分配后将对象实例变量初始化为初始值，例如int会初始为0，String 会初始为null；保证变量可以不用赋值就可以进行操作;

5.设置对象头

类在初始化后，会给对象进行设置，设置类的引用实例信息，还有在对象头中设置对象的hash值，对象的GC年龄，锁信息等；对象在内存中的存储分为三个部分： 1.对象头 Object Header 对象头中分为两个部分，第一个为对象的运行时数据，包括对象的hashcode，锁的状态信息，是否偏量锁，对象被GC的分代年龄，第二个为类型指针，对类元信息的引用指针；（如果是数组对象的话，还有一个数组长度的数据部分） 2.实例数据 Instance Data 3.对象填充 Padding 个人理解：对象填充是优化对象存取速度，假设对象占用3个字节，会填充一个字节，改为为4个字节，4个字节存储起来速度是最优的；指针压缩： -XX:-UseCompressedOops 关闭指针压缩，1.6以后默认开启指针压缩 32位系统一个对象指针占用的字节为4个，而64位操作系占用的为8个字节，在移动指针时性能较低，所以采用指针压缩方式，进而减少GC的压力；

对象在内存中的存储结构如下：

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对象的内存分配

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1.对象在栈上分配机制

对象在分配内存时，如上图所示，会先尝试在栈上分配内存，在分配之前，会有一个逃逸分析算法，他的作用呢也是优化垃圾对象尽快进入老年代的优化，大概逻辑为：判断对象是否会被外部引用，假设说有如下方法：方法1： public void createUser(){ User user = new User(); } 方法2： public User createUser(){ User user = new User(); return user; } 方法1中只是创建了User对象，并没有对外返回User 对象，而方法2中将User返回了，调用方式时，肯定外部会对该对象的引用；所以当方式1执行时，可能就会分配在栈中，方法执行完，对象就会被回收了，而方法二中会有返回值，可能外部对它进行引用，则不会向栈中分配；jdk1.7以后默认开启逃逸分析；全量替换：当对象在认为在外部不会引用时，进一步分解时，虚拟机不会创建该对象，而是它的成员方法，变量分解为这个方法使用的成员变量，这样就不会因为栈中没有一块连续的空间而无法分配内存。 -XX:+EliminateAllocations jdk1.7以后默认开启全量替换；

2.tlab线程本地缓存区

如上图，如果会被外部所引用的情况下，虚拟机会首先判断是否为大对象，如果不是大对象的话，会尝试在Eden区中线程独有的一块区域中分配；

3.对象在Eden区分配机制

如果为大对象的话，会在Eden区进行分配内存，当Eden区的内存不足以存放该对象时，会出发minorGC/youngGc 年轻代的GC。 GC分为两种GC，一种是minorGC/youngGC，一种是majorGC/Full GC; minorGC负责对年轻代内存区域进行回收； majorGC负责老年代内存区域进行回收；

4.老年代分配担保机制

minorGC 后会计算老年代的内存空间，如果设置了一个参数“-XX:-HandlePromotionFailure” ，会判断之前minorGC后的平均内存如果大于老年代，如果大于的话会直接执行一次majorGC/Full GC,然后在执行minorGC。

5.对象动态年龄判断

个人理解：动态年龄判断机制，也就是说，在Eden区和survivor1区域gc复制对象时中假设说Survivor有三批对象，第一批对象占用10%，GC年龄为8，第二批对象占20%，GC年龄也为8，第三批占用51%，通过虚拟机参数-XX:TargetSurvivorRatio可配置大小；它就会把第一批和第二批对象放进老年代；这个规则是想把对象尽早进入老年代，也是对jvm垃圾回收的一个优化；

6.大对象直接进入老年代

虚拟机为了优化垃圾回收，大对象会直接被分配到老年代，有个虚拟机参数-XX:PretenureSizeThreshold 可设置对象大小标准，如果超过这个标准会直接分配到老年代，而不会存放到年轻代，只针对于Serial和Parnew两个收集器的情况下有效；什么是大对象，需要连续的一块内存，例如字符串和数组；

7.长期存活的对象进入老年代

虚拟机给每个对象都标记了年龄，当在Eden区被gc后可以放到survivor区，这个对象接下来每次gc都会年龄+1,直到达到阙值后就会被放到老年代，通过-XX:MaxTenuringThreshold参数可以设置对象可存活的年龄。默认为15岁，CMS收集器的阙值为6岁。

对象的内存回收

1.引用计数器

这个算法是效率最高的，不过也有缺点，他的原理是，给对象添加一个计数器，每有一个引用就会计数器+1，如果释放了引用，就会-1；如果已经没有被引用后，他的计数器就会为0，就会被gc掉，可以又有这么一个问题：有这么一段代码：思考 user1 和 user2 是否计数器会变为0； User user1 = new User(); User user2 = new User(); user1.property = user2; user2.property = user1; user 1 = null; user2 = null; user1 和user2的计数器是不会变为0的，以为他们相互引用；所以说基本上这个算法不会用上；

2.可达性分析算法

理解这么一个概念GC Root ,什么是GC Root，可以理解为祖宗，他是最高级别的对象，这个算法的原理就是，在执行gc时，会扫描，栈中的对象，类的静态变量，本地方法栈，从GC Root开始查找引用的对象，如果有对该对象的引用，该GC Root就不会被标记为垃圾对象，其他的都会被标记为垃圾对象，等待被垃圾收集器所回收。如下图所示：

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扩充：

如何判断是一个无用的类

方法区主要回收无用的类分为三种：

1.堆中的对象已经被回收掉了
2.加载该类的classloader已经被回收了 
3.该类的java.lang.Class 对象已经没有存在引用关系，并且没有用反射获取方法和字段