jvm 对象奥秘

发布时间：2023-03-27 14:17:05 所属栏目：教程来源：

导读：上一篇jvm博客中我们学习了jvm的内存模型，本篇中我们来探索对象是如何创建的，对象的内存布局，对象是如何访问的。对象的创建过程第一步：类加载检查虚拟机遇到一条 new 指令时，首先将去检查这个指令的参数是否能在

上一篇jvm博客中我们学习了jvm的内存模型，本篇中我们来探索对象是如何创建的，对象的内存布局，对象是如何访问的。对象的创建过程第一步：类加载检查虚拟机遇到一条 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（JDK1.7 及之后版本的 JVM 已经将运行时常量池从方法区中移了出来，在 Java 堆（Heap）中开辟了一块区域存放运行时常量池）定位到这个类的符号引用，...

对象的创建过程

第一步：类加载检查

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（JDK1.7 及之后版本的 JVM 已经将运行时常量池从方法区中移了出来，在 Java 堆（Heap）中开辟了一块区域存放运行时常量池）定位到这个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载过、解析和初始化过。如果没有，那必须先执行相应的加载过程。

第二步：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。对象所需的内存大小在加载完成后便可确定，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。

分配方式有 “指针碰撞” 和 “空闲列表” 两种，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。

指针碰撞：用过的内存整合到一边，没用过的内存存放到另一边，中间有一个分界值指针，只需要向没用过的内存方向将该指针移动到对象内存大小即可。适用于内存规整的情况。

空闲列表：虚拟机会维护一个列表,该列表中记录哪块内存是可用的，再分配的时候，找一块足够大的内存分配给对象实例，最后更新列表记录，适用于内存不规整的情况。

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
第三步：初始化零值

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），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，所述程序包括能单独地访问映射到这些字段的数据类型所必需的对应的零值。

第四步：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，例如这个对象是那个类的实例、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。

第五步：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，这样一个真正大规模的可用的对象才算可以被完全自动地产生出来。

对象的内存布局
在 Hotspot 虚拟机中，对象在内存中的布局可以分为 3 块区域：对象头、实例数据和对齐填充。

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。因为 Hotspot 虚拟机的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是 8 字节的整数倍，换句话说就是对象的大小必须是 8 字节的整数倍。而对象头部分正好是 8 字节的倍数（1 倍或 2 倍），因此，当对象实例数据部分没有对齐时，就意味着需要通过对齐图形的填充元素来补全。

对象是如何访问到的
建立对象就是为了使用对象，我们的 Java 程序通过栈上的 reference 数据来操作堆上的具体对象。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①使用句柄和②直接指针两种：

1. 句柄

如果使用句柄的话，那么 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；

2. 直接指针

如果使用直接指针访问，那么 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。

对比：

访问效率分析：直接指针优于方句柄，因为直接指针只进行了一次指针定位，节省了时间开销，而这也是为何HotSpot最终采用的无人驾驶实现自动驾驶的方式。

垃圾回收分析：句柄当垃圾回收移动对象时，reference中存储的地址是稳定的地址，不需要修改，仅需要修改对象句柄的地址；直接指针垃圾回收时需要修改reference中存储的地址。

（编辑：汽车网）

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