JVM-2. HotSpot虚拟机中的对象

1. 对象的创建

当虚拟机遇到一条new指令时：

• 检查
  • 检查能否用这个指令的参数在常量池中定位到一个类的符号引用
  • 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
  • 如果没有被加载，解析，初始化，先进行类加载过程
• 内存分配
  • 对象所需内存的大小在类加载后就完全确定了
  • 如果Java堆中的内存是规整的，用一个指针作为分界线划分用过的和空闲的内存，仅将指针向空闲一侧移动对象大小的距离，这种方式叫“指针碰撞（Bump the Pointer）”。
  • 如果Java堆中内存是不规整的，虚拟机维护了一个列表，记录可用内存块，并在分配的时候从列表中找到一块足够大小的空间进行分配，并更新列表，这种方式叫“空闲列表（Free List）”
  • 内存分配策略与垃圾收集器有关。
  • 内存分配的并发问题
    • 一般采用CAS配上失败重试保证指针更新操作的原子性
    • 划分本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer， TLAB）：把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间中进行，先分配线程自己的TLAB，用完之后同步锁定分配新的TLAB。
    • 用-XX:+/-UseTLAB参数设定是否使用TLAB
• 初始化零值（不包括对象头）
  • 使用TLAB则在分配TLAB时初始化
• 设置对象头
  • 包括类信息，类的元数据信息，对象哈希码，对象GC分代年龄
  • 根据虚拟机当前运行状态，对象头设置方式不同
• 执行<init>方法，对对象进行初始化

2. 对象的内存布局

对象在内存中存储分为三块：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）、对齐填充（Padding）

2.1 对象头

• 第一部分存放对象自身运行时数据（Mark Word）：
  • 包括：哈希码、GC分代年龄，锁状态标志，线程持有的锁，偏向线程ID，偏向时间戳
  • 根据不同状态内容不一样
• 另一部分是类型指针：
  • 即对象指向它的类元数据的指针。
  • 这个指针能确定这个对象是哪个类的实例。
  • 不一定所有虚拟机都有
  • 如果对象是Java数组，还有一块用于记录数组长度的数据

2.2 实例数据

• 父类中继承和子类中定义的，都有记录
• HotSpot虚拟机把相同宽度的字段分配到一起
• 在满足前面一个条件的情况下，父类中定义的变量会在子类之前
• 如果CompactFiles参数为true（默认为true），子类中较窄的变量也可能会插到父类变量的空隙中

2.3 对齐填充

• 不一定必然存在
• 没有特别含义，仅起到占位符的作用
• HotSpot自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，如果没有对齐，就需要对齐填充来补全

3. 对象的访问

• 虚拟机通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。
• 访问的方式由虚拟机实现，有两种：句柄和直接指针

3.1 句柄访问

• 在Java堆中划分出内存作为句柄池，reference存储的就是对象句柄地址，句柄中包含了对象实例数据和类型数据各自的具体地址信息。
• 优势在于：reference存放的是稳定句柄地址，对象被移动时只需要改变句柄中的实例数据指针

3.2 直接指针访问

• reference中存储的就是对象地址，堆对象中再放置访问类型数据的额相关信息
• 优势在于速度快，节省了一次指针定位的时间开销。
• HotSpot采用这种方式进行对象访问