JVM虚拟机 之 HotSpot 虚拟机对象

HotSpot虚拟机时目前使用范围最广的Java虚拟机

• 对象的创建

1. 类加载检查

   虚拟机在遇到一个new的指令时，首先会在常量池中寻找有没有这个类的符号引用，并且检查这个符号引用所代表的类有没有被加载、解析和初始化过，如果没有，则必须让这个类进行相应的类加载。

2. 分配内存

   在类加载检查完毕后，java虚拟机会为新生的对象分配内存，对象所需要的内存在类加载的时候就可以确定，给对象分配内存就是从Java堆中分割出一块固定大小的内存空间，分配的方式有指针碰撞和空闲列表两种，使用哪种分配方式取决于java堆是否规整，而Java堆是否规整又取决于GC收集器是否有压缩整理功能（是否是标记整理算法，又叫标记压缩算法）

内存分配并发问题：

在创建对象时，线程安全非常重要，虚拟机采用两种方式来保证线程安全：

• CAS+失败重试： CAS 是乐观锁的一种实现方式。所谓乐观锁就是，每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为止。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。

• TLAB： 为每一个线程预先在 Eden 区分配一块儿内存，JVM 在给线程中的对象分配内存时，首先在 TLAB 分配，当对象大于 TLAB 中的剩余内存或 TLAB 的内存已用尽时，再采用上述的 CAS 进行内存分配

3. 初始化零值

内存分配完成后，java虚拟机会将分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头），这样就保证了对象的实例字段在Java代码中不被赋值就可以直接使用，程序可以访问到实例字段的数据类型所对应的零值。

4. 设置对象头

初始化零值完成之后，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头中。 另外，根据虚拟机当前运行状态的不同，如是否启用偏向锁等，对象头会有不同的设置方式。

5. 执行init方法

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，对象创建才刚开始，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。

• 对象的内存布局

  对象在内存中的布局可以分为 3 块区域：对象头、实例数据、对齐填充。

对象头有两部分，第一部分用于存储对象自身的运行时数据（哈希码、GC 分代年龄、锁状态标志等等），另一部分是类型指针，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，也是在程序中所定义的各种类型的字段内容。

对齐填充部分不是必然存在的，也没有什么特别的含义，仅仅起占位作用。 （对象大小必须是8 字节的整数倍 ）

• 对象的访问定位

  对象的访问方式由虚拟机实现而定，目前主流的访问方式有使用句柄和直接指针两种：

句柄：Java 堆中将会划分出一块内存来作为句柄池，reference 中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体地址信息

直接指针：使用直接指针，Java 堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，而 reference 中存储的直接就是对象的地址。

注意：使用句柄来访问的最大好处是 reference 中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动时只会改变句柄中的实例数据指针，而 reference 本身不需要修改。使用直接指针访问方式最大的好处就是速度快，它节省了一次指针定位的时间开销