聊聊高并发（四）Java对象的表示模型和运行时内存表示
在繼續(xù)了解Java內(nèi)存模型之前，最好先理解Java對象的內(nèi)存表示。在網(wǎng)上搜了下Java對象內(nèi)存表示，說得都不夠系統(tǒng)和到位。之前看了《Hotspot實戰(zhàn)》一書，對JVM如何表示對象這塊說得挺好，推薦一下。如果不理解JVM運行時的各種內(nèi)存區(qū)域以及Java調(diào)用的過程，那么很難把Java內(nèi)存模型理解到位。這個是一個比較大的主題，以后會陸續(xù)寫一些JVM相關(guān)的。這里單把Java對象的內(nèi)存拿出來聊聊，文中內(nèi)容都基于Hotspot虛擬機。
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Hotspot主要是用C++寫的，所以它定義的Java對象表示模型也是基于C++實現(xiàn)的。
Java對象的表示模型叫做“OOP-Klass”二分模型，包括兩部分:
1. OOP，即Ordinary Object Point，普通對象指針。說實話這個名稱挺難理解。說白了其實就是表示對象的實例信息
2. Klass，即Java類的C++對等體，用來描述Java類，包含了元數(shù)據(jù)和方法信息等
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一個Java對象就包括兩部分，數(shù)據(jù)和方法，分別對應(yīng)到OOP和Klass。最簡單的理解就是如果讓你自己用Java語言來開發(fā)一套新的語言，你如何來表示這個新的語言的對象呢?？隙ㄒ彩穷愃频乃悸?#xff0c;一個模塊是用Java類來實現(xiàn)表示數(shù)據(jù)的部分，一個模塊是用Java類實現(xiàn)表示方法和元數(shù)據(jù)的部分。
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JVM運行時加載一個Class時，會在JVM內(nèi)部創(chuàng)建一個instanceKlass對象，表示這個類的運行時元數(shù)據(jù)。創(chuàng)建一個這個Class的Java對象時，會在JVM內(nèi)部相應(yīng)的創(chuàng)建一個instanceOop來表示這個Java對象。熟悉JVM的同學(xué)可以明白，instanceKlass對象放在了方法區(qū)，instanceOop放在了堆，instanceOop的引用放在了JVM棧。
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JVM是基于棧來運行的，當一個線程調(diào)用一個對象的方法時，會在它的JVM棧的棧頂創(chuàng)建一個棧幀（Frame）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是用來保存方法的局部變量，操作數(shù)棧，動態(tài)連接和方法返回值的。通過參數(shù)傳遞的值和在方法中new出來的對象的引用都保持在局部變量表里面。
Java的方法調(diào)用是值傳遞，不是引用傳遞，原因就在這里，傳遞進來的參數(shù)相當于在局部變量表里面拷貝了一份，實際計算時，操作數(shù)棧操作的是局部變量變量里面的值，而不是外部的變量。
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在堆中創(chuàng)建的Java對象實際只包含數(shù)據(jù)信息，它包含三部分：
1. 對象頭，也叫Mark Word
2. 元數(shù)據(jù)指針，可以理解為類對象指針，指向方法區(qū)的instanceKlass實例
3. 實例數(shù)據(jù)
如果是數(shù)據(jù)對象的話，還多了一個部分，就是數(shù)組長度。
對象頭主要存儲對象運行時記錄信息，如hashcode, GC分代年齡，鎖狀態(tài)標志，偏向線程ID，偏向時間戳等。對象頭的長度和JVM的字長一致，比如32位JVM的對象頭是32位，64位JVM的對象頭是64位。
這里可以看到，所謂的給一個對象加鎖，其實就是設(shè)置了對象頭某些位。當其他線程看到這個對象的狀態(tài)是加鎖狀態(tài)后，就等待釋放鎖。
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在方法區(qū)的instanceKlass對象相當于Class加載后創(chuàng)建的運行時對象，它包含了運行時常量池，字段，方法等元數(shù)據(jù)，當調(diào)用一個對象的方法時，如上面的圖所示，實際定位到了方法區(qū)的instanceKlass對象的方法元數(shù)據(jù)。
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下面我們通過一個實例，使用HSDB來看看運行時的instanceKlass和instanceOop到底是什么樣的。在方法區(qū)
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創(chuàng)建一個Person類，有name, age, sex實例屬性，有一個sayHi方法
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?package main;
public class Person {
?? ?private String name;
?? ?private int age;
?? ?private boolean sex;
?? ?
?? ?public void sayHi(){
?? ??? ?System.out.println("Say hi from ITer_ZC");
?? ?}
?? ?
?? ?public static void main(String[] args){
?? ??? ?Person p = new Person();
?? ??? ?p.sayHi();
?? ??? ?
?? ??? ?try {
?? ??? ??? ?Thread.sleep(500000);
?? ??? ?} catch (InterruptedException e) {
?? ??? ??? ?e.printStackTrace();
?? ??? ?}
?? ?}
}
HSDB是一款內(nèi)置與SA的GUI調(diào)試工具，集成了各種JVM監(jiān)控工具，可以用來深入分析JVM內(nèi)部狀態(tài)。
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啟動HSDB:
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java -cp ${JAVA_HOME}/lib/sa-jdi.jar sun.jvm.hotspot.HSDB
運行Person，使用JPS查看進程ID
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使用HSDB attach Person進程
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Attach成功后看到21461進程里的各個子進程
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在Class Browser里面找到Person對應(yīng)的instanceKlass的運行時實例
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在inspector里面查看0x000000077fc82328這個對象實例，我們可以看到instanceKlass的字段，方法，運行時常量池，父類，兄弟類等元數(shù)據(jù)信息
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在Object Histogram里面找到main.Person對象
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查看main.Person Oop的運行時實例
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_mark就是對象頭，接著是實例數(shù)據(jù)信息。HSDB沒有顯示類對象指針
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的聊聊高并发（四）Java对象的表示模型和运行时内存表示的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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