java对象的访问定位_JVM创建对象及访问定位过程详解
1.對象的創建
虛擬機接收到new指令時,檢查這個指令能否在常量池中定位到一個類的符號引用,并且檢查這個符號引用代表的類是否已被加載、解析和初始化。如果都沒有,先執行類加載過程。
在類加載通過后,虛擬機為新對象分配內存(把一塊確定大小的內存從Java堆中劃分出來),內存大小在類加載完成后即可完全確定。
兩種分配方式:
(1):指針碰撞:假設Java堆中內存是絕對規整的,即使用過的內存在一邊,空閑的內存在另外一邊,中間放著一個指針作為指示器,通過移動指針實現內存分配。
(2):空閑列表:如果Java堆中的內存并不是規整的,即已使用的內存和空閑的內存相互交錯,虛擬機就必須維護一個列表,記錄哪些內存塊是可用的,通過從列表中尋找空間劃分給對象實例來分配內存。
Java堆是否規整由所采用的垃圾收集器是否有壓縮整理功能決定。
在虛擬機中創建對象不是線程安全的行為,可能出現在給對象A分配內存,指針還沒來得及修改,對象B又使用了原來的指針來分配內存。有兩種解決方案:
(1):對分配內存空間的動作進行同步處理,實際上虛擬機采用CAS配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性;
(2):把內存分配的動作按照線程劃分在不同的空間中進行,即每個線程在Java堆中預先分配一小塊內存,稱為本地線程分配緩沖(Thread Loal Allocation Buffer,TLAB)。
內存分配完成后,需要將分配到的內存空間都初始化為零值,保證對象的實例字段在Java代碼中可以不賦初始值就可以直接使用,程序能訪問到這些字段的數據類型對應的零值。
設置對象,把對象是哪個類的實例,如何才能找到類的元數據信息,對象的哈希碼,對象的GC分代年齡等存放在對象頭中。
2. 對象的內存布局:對象在內存中存儲的布局可以分為3塊:對象頭(Header)、實例數據(Instance Data)、對齊填充(Padding)。對象頭,包括兩部分信息:
(1):存儲對象自身的運行時數據,如哈希碼、GC分代年齡、鎖狀態標志、線程持有的鎖、偏向線程ID、偏向時間戳等,這部分數據的長度在32位和64位的虛擬機中分別為32bit和64bit,官方稱為Mark Word(非固定的數據結構,根據對象的狀態復用自己的存儲空間)。
(2):類型指針,即指向對象的類元數據的指針,虛擬機通過這個指針來確定這個對象是哪個類的實例。
實例數據:對象真正存儲的有效信息,即程序代碼中所定義的各種類型的字段內容。無論是從父類繼承下來的,還是子類自己定義的,都需要記錄。
對齊填充:不是必然存在,起著占位符的作用,由于HotSpot VM要求對象的大小必須是8字節的整數倍,而對象頭部分正好是8字節的整數倍,因此當實例數據沒有對齊時,通過對齊填充來補全。
3. 對象的訪問定位:Java通過棧上的reference數據(局部變量表中的對象引用)來操作堆上的具體對象,reference只規定了指向對象的引用,沒有定義怎么去定位,訪問堆中的對象的位置。對象訪問方式由迅疾實現。
(1):句柄訪問:Java堆會劃分出一塊內存作為句柄池,reference存儲的就是對象的句柄地址,句柄包含了對象實例數據和類型數據各自的地址信息。
優勢:reference中存儲的是穩定的句柄地址,對象移動時只改變句柄中的實例數據指針,不改變reference。
(2):直接指針:reference中存儲的直接就是對象地址,Java堆中放置訪問對象類型數據(存放在方法區)的地址。
優勢:速度更快,節省了一次指針定位的時間開銷,HotSpot是使用直接指針訪問。
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