JVM学习笔记对象创建直接内存与执行引擎

Posted 2022-12-06 九死九歌

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了JVM学习笔记对象创建直接内存与执行引擎相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一、对象的创建

1 对象实例化的几种方式

2 从字节码角度看对象的创建

package com.spd.jvm;

public class Test 

	public static void main(String[] args) 
		Object obj = new Object();

对应字节码：

0 new #2			// 创建Object对象
3 dup				// 复制一份栈顶slot并压入栈中
4 invokespecial #1	// 调用构造器方法
7 astore_1			// 将栈顶元素弹入第一个本地引用变量
8 return

3 对象创建的六个步骤

① 判断对象对应的类是否被加载、链接、初始化。

虚拟机遇到一条new指令，首先去检查这个指令的参数能否在Metaspace的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经被加载、解析和初始化。(即判断类元信息是否存在)。如果没有，那么在双亲委派模式下，使用当前类加载器以ClassLoader+包名+类名为Key进行查找对应的.class文件。如果没有找到文件，则抛出ClassNotFoundException 异常，如果找到，则进行类加载,并生成对应的Class类对象。

② 为对象分配内存

首先计算对象占用空间大小，接着在堆中划分一块内存给新对象。如果实例成员变量是引用变量，仅分配引用变量空间即可，即4个字节大小。

如果堆空间内存是规整的，那么虚拟机将采用的是指针碰撞法（ Bump The Pointer )来为对象分配内存。意思是所有用过的内存在一边，空闲的内存在另外一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，分配内存就仅仅是把指针向空闲那边挪动一段与对象大小相等的距离罢了。如果垃圾收集器选择的是Serial、ParNew这种基于压缩算法的，虚拟机采用这种分配方式。一般使用带有compact(整理)过程的收集器时，使用指针碰撞。

如果内存不是规整的，已使用的内存和未使用的内存相互交错，那么虚拟机将采用的是空闲列表法来为对象分配内存。意思是虚拟机维护了一个列表，记录上哪些内存块是可用的，再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，并更新列表上的内容。这种分配方式成为“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。

③ 处理并发安全问题

采用CAS（compare and swap）失败重试、区域加锁保证更新的原子性。

每个线程预先分配一块TLAB。（通过-XX: +/- UseTLAB参数来设置）

④ 初始化分配到的空间（默认初始化）

所有属性设置默认值，保证对象实例字段在不赋值时也可以直接使用。

package com.spd.jvm;

public class Test 

	public static void main(String[] args) 
		System.out.println(new People(18, "spd"));
		System.out.println(new People());
	



class People 

	private int age;
	private String name;

	public People() 

	

	public People(int age, String name) 
		this.age = age;
		this.name = name;
	

	@Override
	public String toString() 
		return "People" +
				"age=" + age +
				", name='" + name + '\\'' +
				'';

运行结果：

第一个被输出的实例对象其成员变量并未进行赋值，于是便赋为默认值。

⑤ 初始化分配到的对象

将对象的所属类（即类的元数据信息）、对象的HashCode和对象的GC信息、锁信息等数据存储在对象的对象头中。这个过程的具体设置方式取决于JVM实现。

⑥ 执行init方法进行初始化（显式初始化）

在Java程序的视角看来，初始化才正式开始。初始化成员变量，执行实例化代码块，调用类的构造方法，并把堆内对象的首地址赋值给引用变量。因此一般来说（由字节码中是否跟随有invokespecial指令所决定），new指令之后会接着就是执行方法，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创建出来。

4 对象的内存布局

对于类型：

public class Customer 

	// 显式初始化
	int id = 03201117;
	String name;
	Account acct;

	
		// 代码块中初始化
		name = "spd";
	

	public Customer() 
		// 构造器中初始化
		acct = new Account();

实例化的对象分配应如下图所示。

5 对象的访问定位

① 图一中的句柄访问：

访问效率较低，开辟一个句柄池又需要额外消耗一些空间。但是如果对象在堆空间的地址改变了（如某些GC算法），那就只需用改变“到对象实例数据的指针”。不用改变本地变量表中引用变量的指针。

② 直接指针：

二、直接内存

1 直接内存的简单体验

我们可以看一个例子。

package com.spd.jvm;

import java.nio.ByteBuffer;
import java.util.Scanner;

public class Test 

	/* 1GB */
	private static final int BUFFER = 1024 * 1024 * 1024;
	private static Scanner sc = new Scanner(System.in);

	public static void main(String[] args) 

		ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(BUFFER);
		System.out.println("直接内存分配完毕。");

		sc.next();

		System.out.println("直接内存开始释放。");
		buffer = null;
		System.gc();
		sc.next();