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JVM视角看对象创建

从jvm处理对象的流程来看,大概分成三步骤:1.如何创建。2.什么是最佳存储模型。3.如何访问。本文将按照这三个流程进行讲解。

一、对象的创建过程

1. 拿到内存创建指令

当虚拟机遇到内存创建的指令的时候(new 类名),来到了方法区,找 根据new的参数在常量池中定位一个类的符号引用。

2. 检查符号引用

检查该符号引用有没有被加载、解析和初始化过,如果没有则执行类加载过程,否则直接准备为新的对象分配内存

3. 分配内存

虚拟机为对象分配内存(堆)分配内存分为指针碰撞和空闲列表两种方式;分配内存还要要保证并发安全,有两种方式。

3.1. 指针碰撞

所有的存储空间分为两部分,一部分是空闲,一部分是占用,需要分配空间的时候,只需要计算指针移动的长度即可。

3.2. 空闲列表

虚拟机维护了一个空闲列表,需要分配空间的时候去查该空闲列表进行分配并对空闲列表做更新。

可以看出,内存分配方式是由java堆是否规整决定的,java堆的规整是由垃圾回收机制来决定的

3.2.5 安全性问题的思考

假如分配内存策略是指针碰撞,如果在高并发情况下,多个对象需要分配内存,如果不做处理,肯定会出现线程安全问题,导致一些对象分配不到空间等。

下面是解决方案:

3.3 线程同步策略

也就是每个线程都进行同步,防止出现线程安全。

3.4. 本地线程分配缓冲

也称TLAB(Thread Local Allocation Buffer),在堆中为每一个线程分配一小块独立的内存,这样以来就不存并发问题了,Java 层面与之对应的是 ThreadLocal 类的实现

4. 初始化

  1. 分配完内存后要对对象的头(Object Header)进行初始化,这新信息包括:该对象对应类的元数据、该对象的GC代、对象的哈希码。
  2. 抽象数据类型默认初始化为null,基本数据类型为0,布尔为false。。。

5. 调用对象的初始化方法

也就是执行构造方法。

二、对象的内存模型

头信息

在对象头中有两类信息:标志信息(Mark Word)和类型指针(Kclass Pointer)

  1. 标识信息用来存放对象一些固有属性的状态,这些属性从对象创建就有,而不是 Java 的使用者定义的:
  • 哈希码:对象的唯一标识符
  • 对象的分代年龄:与垃圾回收有关
  • 线程持有的锁
  • 锁的状态
  • 偏向线程 ID、偏向时间戳
  • 数组长度:如果该对象是数组,会有数组长度信息
  1. 类型指针是指向方法区中类元信息的指针。
实例信息(instanceData)

实例的信息存放的是一些对 Java 使用者真正有效的信息,也就是类中定义的各个字段,其中还包括从父类继承的字段。hotspot把相同宽度的类型分配在一起。

内存的对齐填充(Padding)

对其填充这段内存段存在与否取决于前面两部分的长度,为了保证对象内存模型的长度为 8 字节的整数倍,这也是虚拟机自动内存管理的要求(对象起始地址必须是8的整数倍)。

三、对象的访问定位

对象创建起来之后,就会在虚拟机栈中维护一个本地变量表,用于存储基础类型和基础类型的值,引用类型与引用类型的值。 其中引用类型的值就是堆中对象地址。如何引用堆中地址有两种方式:

  • 句柄:在堆中维护一个句柄池,句柄中包含了对象地址,当对象改变的时候,只需改变句柄,不需要改变栈中本地变量表的引用
  • 直接指针:对象的地址直接存储在栈中,这样做的好处就是访问速度变快(Hotspot采用该方式)
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