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JVM創(chuàng)建對(duì)象及訪問(wèn)定位過(guò)程詳解

更新時(shí)間：2020年12月08日 16:07:39 作者：你想要怎樣的未來(lái)

這篇文章主要介紹了JVM創(chuàng)建對(duì)象及訪問(wèn)定位過(guò)程詳解,文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友可以參考下

1.對(duì)象的創(chuàng)建

虛擬機(jī)接收到new指令時(shí)，檢查這個(gè)指令能否在常量池中定位到一個(gè)類的符號(hào)引用，并且檢查這個(gè)符號(hào)引用代表的類是否已被加載、解析和初始化。如果都沒(méi)有，先執(zhí)行類加載過(guò)程。
在類加載通過(guò)后，虛擬機(jī)為新對(duì)象分配內(nèi)存（把一塊確定大小的內(nèi)存從Java堆中劃分出來(lái)），內(nèi)存大小在類加載完成后即可完全確定。
兩種分配方式：
- (1)：指針碰撞：假設(shè)Java堆中內(nèi)存是絕對(duì)規(guī)整的，即使用過(guò)的內(nèi)存在一邊，空閑的內(nèi)存在另外一邊，中間放著一個(gè)指針作為指示器，通過(guò)移動(dòng)指針實(shí)現(xiàn)內(nèi)存分配。
- (2)：空閑列表：如果Java堆中的內(nèi)存并不是規(guī)整的，即已使用的內(nèi)存和空閑的內(nèi)存相互交錯(cuò)，虛擬機(jī)就必須維護(hù)一個(gè)列表，記錄哪些內(nèi)存塊是可用的，通過(guò)從列表中尋找空間劃分給對(duì)象實(shí)例來(lái)分配內(nèi)存。
Java堆是否規(guī)整由所采用的垃圾收集器是否有壓縮整理功能決定。
在虛擬機(jī)中創(chuàng)建對(duì)象不是線程安全的行為，可能出現(xiàn)在給對(duì)象A分配內(nèi)存，指針還沒(méi)來(lái)得及修改，對(duì)象B又使用了原來(lái)的指針來(lái)分配內(nèi)存。有兩種解決方案：
(1)：對(duì)分配內(nèi)存空間的動(dòng)作進(jìn)行同步處理，實(shí)際上虛擬機(jī)采用CAS配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性；
(2)：把內(nèi)存分配的動(dòng)作按照線程劃分在不同的空間中進(jìn)行，即每個(gè)線程在Java堆中預(yù)先分配一小塊內(nèi)存，稱為本地線程分配緩沖(Thread Loal Allocation Buffer,TLAB)。
內(nèi)存分配完成后，需要將分配到的內(nèi)存空間都初始化為零值，保證對(duì)象的實(shí)例字段在Java代碼中可以不賦初始值就可以直接使用，程序能訪問(wèn)到這些字段的數(shù)據(jù)類型對(duì)應(yīng)的零值。
設(shè)置對(duì)象，把對(duì)象是哪個(gè)類的實(shí)例，如何才能找到類的元數(shù)據(jù)信息，對(duì)象的哈希碼，對(duì)象的GC分代年齡等存放在對(duì)象頭中。

2. 對(duì)象的內(nèi)存布局：對(duì)象在內(nèi)存中存儲(chǔ)的布局可以分為3塊：對(duì)象頭（Header）、實(shí)例數(shù)據(jù)（Instance Data）、對(duì)齊填充（Padding）。對(duì)象頭，包括兩部分信息：

(1)：存儲(chǔ)對(duì)象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)，如哈希碼、GC分代年齡、鎖狀態(tài)標(biāo)志、線程持有的鎖、偏向線程ID、偏向時(shí)間戳等，這部分?jǐn)?shù)據(jù)的長(zhǎng)度在32位和64位的虛擬機(jī)中分別為32bit和64bit，官方稱為Mark Word（非固定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)對(duì)象的狀態(tài)復(fù)用自己的存儲(chǔ)空間）。

(2)：類型指針，即指向?qū)ο蟮念愒獢?shù)據(jù)的指針，虛擬機(jī)通過(guò)這個(gè)指針來(lái)確定這個(gè)對(duì)象是哪個(gè)類的實(shí)例。

實(shí)例數(shù)據(jù)：對(duì)象真正存儲(chǔ)的有效信息，即程序代碼中所定義的各種類型的字段內(nèi)容。無(wú)論是從父類繼承下來(lái)的，還是子類自己定義的，都需要記錄。
對(duì)齊填充：不是必然存在，起著占位符的作用，由于HotSpot VM要求對(duì)象的大小必須是8字節(jié)的整數(shù)倍，而對(duì)象頭部分正好是8字節(jié)的整數(shù)倍，因此當(dāng)實(shí)例數(shù)據(jù)沒(méi)有對(duì)齊時(shí)，通過(guò)對(duì)齊填充來(lái)補(bǔ)全。

3. 對(duì)象的訪問(wèn)定位：Java通過(guò)棧上的reference數(shù)據(jù)（局部變量表中的對(duì)象引用）來(lái)操作堆上的具體對(duì)象，reference只規(guī)定了指向?qū)ο蟮囊?，沒(méi)有定義怎么去定位，訪問(wèn)堆中的對(duì)象的位置。對(duì)象訪問(wèn)方式由迅疾實(shí)現(xiàn)。

(1)：句柄訪問(wèn)：Java堆會(huì)劃分出一塊內(nèi)存作為句柄池，reference存儲(chǔ)的就是對(duì)象的句柄地址，句柄包含了對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)和類型數(shù)據(jù)各自的地址信息。