《深入理解 Java 虚拟机》- 笔记 - HotSpot 虚拟机对象

对象的创建

虚拟机遇到一条 new 指令时,首先去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用,并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。如果没有,那必须先执行相应的类加载过程。

在类加载检查通过后,接下来虚拟机将为新生对象分配内存。对象所需内存大小在类加载完成后就可以完全确定下来,为对象分配空间的任务等同于把一块大小确定的内存从 Java 堆中划分出来。

内存分配完成后,虚拟机需要将分配到的内存都初始化为零值(不包括对象头),这一步保证了对象的实例字段在 Java 代码中可以不赋初始值就直接使用。

接下来虚拟机要对对象头进行必要的设置,接着进行对象的初始化,这样一个真正可用的对象就产生出来了。

对象的内存布局

在 HotSpot 虚拟机中,对象在内存中存储的布局可以分为 3 块区域:对象头(Header)实例数据(Instance Data)对齐填充(Padding)

对象头

包括两部分信息:

  • 用于存储对象自身的运行时数据;如哈希码(HashCode)、GC 分代年龄、锁状态标识、线程持有的锁、偏向线程 ID、偏向时间戳等,这部分数据的长度在 32 位和 64 位虚拟机(未开启压缩指针)中分别为 32bit 和 64bit,官方称它为“Mark Word”。
    Mark Word 被设计成一个非固定的数据结构以便在极小的空间内存储尽量多的信息,他会根据对象的状态复用自己的存储空间。
存储内容标志位状态
对象哈希码、对象分代年龄01未锁定
指向锁记录的指针00轻量级锁定
指向重量级锁的指针10膨胀(重量级锁定)
空,不需要记录信息11GC标记
偏向线程ID、偏向时间戳、对象分代年龄01可偏向

* 类型指针,即对象指向它的类元数据的指针,虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。并不是所有的虚拟机实现都必须在对象数据上保留类型指针,另外,如果对象是一个 Java 数组,那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据,因为虚拟机可以通过普通 Java 对象的元数据信息确定 Java 对象的大小,但是从数组的元数据中却无法确定数组的大小。

实例数据

是对象真正存储的有效信息,也就是程序代码中所定义的各种类型的字段内容。无论是从父类继承下来的,还是在子类中定义的,都需要记录起来。

存储顺序会受到虚拟机分配策略参数(FieldsAllocationStyle)和字段在 Java 源码中定义顺序的影响。

HotSpot 虚拟机默认的分配策略为 long/doubleintsshorts/charsbytes/booleansoops(Ordinary Object Pointers),从分配策略中可以看出,相同宽度的字段总是被分配到一起。在满足这个前提条件的情况下,在父类中定义的变量会出现在子类之前。如果 CompactFields 参数值为 true(默认为 true),那么子类之中窄的变量也可能回插入到父类变量的空隙之中。

填充

并不是必然存在的,也没有特别的含义,它仅仅起着占位符的作用。当对象实例数据部分没有对齐时,就需要通过对齐填充来补全。

HotSpot 的对象大小为 8 字节的整数倍。

对象的访问定位

Java 程序通过栈上的引用(reference)数据来操作堆上的具体对象。引用类型在 Java 虚拟机规范中只规定了一个指向对象的引用,并没有定义这个引用应该通过何种方式去定位、访问堆中的对象的具体位置,所以对象访问方式也是取决于虚拟机的实现而定的。

目前主流的访问方式有两种

  • 使用句柄访问:Java 堆中将会划分出一块内存来作为句柄池,引用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和类型数据(即类型指针)各自的具体地址信息。

    • 优点:对象被移动时只会改变句柄中的实例数据指针,引用本身不需要修改。

    • 缺点:访问速度慢,多了一次指针定位的时间开销。

  • 直接指针访问:引用中存储的就是对象的地址,通过对象头中的类型指针来找到对象的类型数据。

    • 优点:访问速度快,只有一次指针定位的时间开销。

    • 缺点:若对象被移动(垃圾回收时被影响)时需要修改所有引用这个对象的引用值。

HotSpot 使用直接指针访问。

    原文作者:java虚拟机
    原文地址: https://blog.csdn.net/cong97/article/details/63691578
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