java堆中对象分配布局和访问的过程

Posted 2021-03-05 qfhoo

一、对象的创建：

　　虚拟机遇到一条new指令时，首先将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。对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定，为对象分配空间的任务等同于

把一块确定大小的内存从Java堆中划分出来。

　　假设Java堆中内存是绝对规整的，所有用过的内存都放在-一边，空闲的内存放在另一边，中间放着一个指针作为 分界点的指示器，那所分配内存就仅仅是把那个指针向空闲空间那边挪动一段 与对象大小相等的距离，这种分配方式称为“指针碰撞”(BumpthePointer)。如果Java堆中的内存并不是规整的，已使用的内存和空闲的内存相互交错，那就没有办法简单地进行指针碰撞了，虚拟机就必须维护一个列表，记录上哪些内存块是可用的，在分配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例，并更新列表上的记录，这种分配方式称为“空闲列表”(Free List)。 选择哪种分配方式由Java堆是否规整决定，而Java堆是否规整又由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。除此之外，还需要考虑在并发情况下的线程安全问题，解决这个问题有两个方法：①对分配内存空间的动作进行同步处理 ②把内存的分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行，即每个线程在Java堆中预先分配-一小块内存，称为本地线程分配缓冲(Thread Local Allocation Buffer, TLAB)。哪个线程要分配内存，就在哪个线程的TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的FLAB时，才需要同步锁定。虚拟机是否使用TLAB，可以通过-XX:+/-UseTLAB参数来设定。

　　接下来，虚拟机要对对象进行必要的设置，例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息。这些信息存放在对象的对象头(Object Header)之中。根据虚拟机当前的运行状态的不同，如是否启用偏向锁等，对象头会有不同的设置方式。
　　在上面工作都完成之后，从虚拟机的视角来看，一个新的对象已经产生了，但从Java程序的视角来看，对象创建术刚刚开始，<init> 方法还没有执行，所有的字段都还为零。所以，一般来说执行new指令之后会接着执行<init>方法，把对象按照程序员的意愿进行初始化，这样一个真正可用的对象才算完全产生出来。

二、对象的内存布局：
　　对象在内存中存储的布局可以分为3块区域:对象头、实例数据和对齐填充。

　　对象头：包括两部分信息，第一部分用于存储对象自身的运行时数据,如哈希码(HashCode)、 GC分代年龄、锁状态标志、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位的虚拟机(未开启压缩指针)中分别为32bit和64bit。第二部分是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虛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，换句话说，查找对象的元数据信息并不-定要经过对象本身。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。