JVM 对象的创建

Posted 2021-03-17 ffeiyang

对象的创建

《深入理解Java虚拟机》（2.3.1 对象的创建）

1. 类的校验、加载

   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。

2. 分配内存

   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以完全确定，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，这种分配方式成为“指针碰撞”

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，那就没办法简单的进行指针碰撞了，虚拟机就必须维护一个列表，记录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”。

选取哪种分配方式由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。因此，在使用Serial、ParNew等带Compact过程的收集器时，系统采用的分配算法是指针碰撞，而使用CMS这种基于Mark-Sweep算法的收集器时，通常采用空闲列表。

并发情况下，可能出现正在给A对象分配内存，指针还没来得及修改，对象B又同时使用了原来的指针来分配内存的问题

• 解决方案一

  对分配内存空间的动作进行同步处理--实际上虚拟机采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性

• 解决方案二

  把内存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TLAB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。

1. 初始化内存空间

   内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头），如果使用TLAB，这一工作过程也可以提前至TLAB分配时进行。这一步操作保证了对象的实例字段在Java代码中可以不赋初始值就直接使用，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。

2. 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）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，从虚拟机的角度来看，一个新的对象已经产生了，但从Java程序的视角来看，对象创建才刚刚开始--方法还没有执行，所有的字段都还为零。所以一般来说（由字节码中是否跟随invokespecial指令所决定），执行new指令之后会接着执行方法，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产生出来。

对象的内存布局

对象在内存中存储的布局就可以分为3块区域：对象头、实例数据和对齐填充。

• 对象头

  对象头包括两部分信息

  1. 用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码、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，官方称它为“Mark Word”。Mark Word被设计成一个非固定的数据结构以便在极小的空间内存储尽量多的信息，他会根据对象的状态复用自己的存储空间。
  2. 类型指针,即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。

• 实例数据部分

  是对象真正存储的有效信息，也是程序代码中所定义的各种类型的字段内容。

• 对齐填充

  并不是必然存在的，也没有特别的含义，它仅仅起着占位符的作用。