深入理解Java虛擬機(jī) - HotSpot虛擬機(jī)對(duì)象探秘
- 作者:
- 來(lái)源:
- 瀏覽:100
- 2018-05-04 15:16:40
虛擬機(jī)遇到一條new指令時(shí),首先將去檢查這個(gè)指令的參數(shù)是否能在常量池中定位到一個(gè)類(lèi)的符號(hào)引用,并且檢查這個(gè)符號(hào)引用代表的類(lèi)是否已被加載、解析和初始化過(guò)。如果沒(méi)有,那必須先執(zhí)行相應(yīng)的類(lèi)加載過(guò)程,在類(lèi)加載檢查通過(guò)后,接下來(lái)虛擬機(jī)將為新生對(duì)象分配內(nèi)存。
<
div>
虛擬機(jī)遇到一條new指令時(shí),首先將去檢查這個(gè)指令的參數(shù)是否能在常量池中定位到一個(gè)類(lèi)的符號(hào)引用,并且檢查這個(gè)符號(hào)引用代表的類(lèi)是否已被加載、解析和初始化過(guò)。如果沒(méi)有,那必須先執(zhí)行相應(yīng)的類(lèi)加載過(guò)程,在類(lèi)加載檢查通過(guò)后,接下來(lái)虛擬機(jī)將為新生對(duì)象分配內(nèi)存。
假設(shè)Java堆中內(nèi)存是絕對(duì)規(guī)整的,所有用過(guò)的內(nèi)存都放在一邊,空閑的內(nèi)存放在另一邊,中間放著一個(gè)指針作為分界點(diǎn)的指示器,那所分配內(nèi)存就僅僅是把那個(gè)指針向空閑
空間那邊挪動(dòng)一段與對(duì)象大小相等的距離,這種分配方式稱(chēng)
為“指針碰撞”(Bump the Pointer)。如果Java堆中的內(nèi)存并不是規(guī)整的,則使用“空閑列表(Free List)”的分配方式選擇哪種分配方式由Java堆是否規(guī)整決定,而Java堆是否規(guī)整又由所采用的垃圾收集器是否帶有壓縮整理功能決定。
但是內(nèi)存的分配是同步的,如果一個(gè)線(xiàn)程剛分配一個(gè)對(duì)象內(nèi)存,但是還沒(méi)有修改指針?biāo)赶虻奈恢茫敲戳硪粋€(gè)線(xiàn)程分配對(duì)象的時(shí)候可能就出錯(cuò)了。解決方法有兩個(gè),一是對(duì)分配內(nèi)存空間的動(dòng)作進(jìn)行同步處理(CAS方式)。另一種是把內(nèi)存分配的動(dòng)作按照線(xiàn)程劃分在不同的空間進(jìn)行,每個(gè)線(xiàn)程在
java堆中預(yù)分配一小塊內(nèi)存,稱(chēng)為本地線(xiàn)程分配緩沖(TLAB)。只有TLAB用完并分配新的TLAB時(shí),才需要同步。JVM是否開(kāi)啟TLAB功能,可通過(guò)-XX:+/-UseTLAB參數(shù)來(lái)設(shè)定。
內(nèi)存分配完之后,初始化零值(不包括對(duì)象頭),如果使用TLAB,這一工作過(guò)程也可以提前至TLAB分配時(shí)進(jìn)行。
接下來(lái),JVM對(duì)對(duì)象進(jìn)行必要的設(shè)置,例如這個(gè)對(duì)象是哪個(gè)類(lèi)的實(shí)例、如何才能找到類(lèi)的元數(shù)據(jù)信息、對(duì)象的哈希碼、對(duì)象的GC分代年齡等信息。這些信息存放在對(duì)象的對(duì)象頭中,根據(jù)JVM當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)不同,如是否啟用偏向鎖等,對(duì)象頭會(huì)有不同的設(shè)置方式。
執(zhí)行完new指令后接著執(zhí)行方法,把對(duì)象按照程序員的意愿進(jìn)行初始化,這樣一個(gè)對(duì)象就初始化完成了。
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塊區(qū)域:對(duì)象頭(Header)、實(shí)例數(shù)據(jù)(Instance Data)和對(duì)齊填充(Padding)。
HotSpot虛擬機(jī)的對(duì)象頭包括兩部分信息,第一部分用于存儲(chǔ)對(duì)象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)(哈希碼、GC分代年齡、鎖狀態(tài)標(biāo)志、線(xiàn)程持有的鎖、偏向線(xiàn)程ID、偏向時(shí)間戳等,這部分?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)官方稱(chēng)為Mark Word),另一部分是類(lèi)型指針(即對(duì)象指向它的類(lèi)元數(shù)據(jù)的指針,JVM通過(guò)這個(gè)指針來(lái)確定這個(gè)對(duì)象是哪個(gè)類(lèi)的實(shí)例)。
如果對(duì)象是一個(gè)Java數(shù)組,那在對(duì)象頭中還必須有一塊用于記錄數(shù)組長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。
接下來(lái)的實(shí)例數(shù)據(jù)是對(duì)象真正存儲(chǔ)的有效信息,也是在程序代碼中所定義的各種類(lèi)型的字段內(nèi)容,在父類(lèi)中定義的變量會(huì)出現(xiàn)在子類(lèi)之前,如果CompactFields參數(shù)值為true,那么子類(lèi)中較窄的變量也可能會(huì)插入到父類(lèi)變量的空隙之中。
第三部分對(duì)齊填充并不是必然存在的,也沒(méi)有特別的含義,它僅僅起著占位符的作用。不滿(mǎn)8個(gè)字節(jié)的時(shí)候占位。
對(duì)象的訪(fǎng)問(wèn)定位
我們的Java程序需要通過(guò)棧上的Reference數(shù)據(jù)來(lái)操作堆上的具體對(duì)象。Reference訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象的方式目前主流的有兩種:句柄和直接指針。
如果直接使用句柄訪(fǎng)問(wèn),java堆中將會(huì)劃分出一塊內(nèi)存來(lái)作為句柄池,reference中存儲(chǔ)的是對(duì)象的句柄地址,而句柄中包含了對(duì)象數(shù)據(jù)與類(lèi)型數(shù)據(jù)各自的具體地址信息。
如果使用直接指針訪(fǎng)問(wèn),那么java堆對(duì)象的布局中就必須考慮如何放置訪(fǎng)問(wèn)類(lèi)型數(shù)據(jù)的相關(guān)信息,而reference中存儲(chǔ)的直接就是對(duì)象地址。
這兩種對(duì)象訪(fǎng)問(wèn)方式各有優(yōu)勢(shì),使用句柄來(lái)訪(fǎng)問(wèn)的最大好處是reference中存儲(chǔ)的是穩(wěn)定的句柄地址,在對(duì)象被移動(dòng)時(shí)只會(huì)改變句柄中的實(shí)例數(shù)據(jù)指針,而reference本身不需要修改。
使用直接指針訪(fǎng)問(wèn)方式的最大好處就是速度更快,它節(jié)省了一次指針定位的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。HotSpot虛擬機(jī)使用的是直接指針訪(fǎng)問(wèn)的方式。句柄來(lái)訪(fǎng)問(wèn)的情況也十分常見(jiàn)。