《深入理解Java虚拟机》学习笔记(二)(Java对象的创建、内存布局和访问定位)

2/22/2017来源:ASP.NET技巧人气:1368

对象

对象创建

Created with Raphaël 2.1.0Start虚拟机遇到一条new指令指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的引用符号?这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过?为新生对象分配内存java堆中的内存是否是绝对规整(所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能)?通过“指针碰撞”分配内存选择并发处理方式①:对分配内存空间的动作进行同步处理②:采用本地线程分配缓冲(TLAB)内存分配完成,虚拟机将分配到的内存空间都初始化为零值(不包括对象头)如果采用的是②,这个过程可提前至TLAB分配时进行对对象进行必要设置(信息存储在对象头),根据虚拟机当前的运行状态不同,对象头会有不同的设置方式执行<init>方法End通过“空间列表”分配内存执行相应的类加载操作yesnoyesno

名次解释

指针碰撞: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 空间列表: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,那就没有办法简单地进行指针碰撞了,虚拟机就必须维护一个列表,记录上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 Java堆是否规整由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定 分配方案 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 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。

对象的内存布局

对象在内存中存储的布局可以分为3块区域: 对象头(Header):包括两部分信息 第一部分用于存储对象自身的运行时数据,如哈希码(HashCode)、 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,它会根据对象的状态复用自己的存储空间。 例如,在32位的HotSpot虚拟机中,如果对象处于未被锁定的状态下,那么Mark Word的32bit空间中的25bit用于存储对象哈希码,4bit用于存储对象分代年龄,2bit用于存储锁标志位,1bit固定为0
这里写图片描述 图1 其他状态(轻量级锁定、 重量级锁定、 GC标记、 可偏向)下对象的存储内容
对象头的另外一部分是类型指针,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。 并不是所有的虚拟机实现都必须在对象数据上保留类型指针,换句话说,查找对象的元数据信息并不一定要经过对象本身 如果对象是一个Java数组,那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据,因为虚拟机可以通过普通Java对象的元数据信息确定Java对象的大小,但是从数组的元数据中却无法确定数组的大小。 实例数据(Instance Data):对象真正存储的有效信息,也是在程序代码中所定义的各种类型的字段内容。 这部分的存储顺序会受到虚拟机分配策略参数(FieldsAllocationStyle)和字段在Java源码中定义顺序的影响。 对齐填充(Padding):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。

对象的访问定位

Java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象,两种方式: 使用句柄访问 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
这里写图片描述 图2 通过句柄访问对象
优点:reference中存储的是稳定的句柄地址,在对象被移动(垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为)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 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地址 这里写图片描述
图3 通过直接指针访问对象
优点:速度更快,它节省了一次指针定位的时间开销,由于对象的访问在Java中非常频繁,因此这类开销积少成多后也是一项非常可观的执行成本。