JVM—HotSpot虚拟机对象探秘

1、对象的创建

对象只是普通对象，不包括数组和Class对象

• 类加载检查：当虚拟机遇到字节码New指令时，先检查这个指令的参数是否可以在常量池定位到一个类的符号引用，并且加载这个符号引用代表的类是否被加载、解析、验证、初始化过。

• 内存分配：对象所需内存在类加载完成后就可以完全确定下来，实际上是在Java堆中划分一块定量大小的内存。

Java堆中内存分配有两种方式：

1. 指针碰撞：假设Java堆中使用过的内存在一边，未使用过的内存在一边，中间有一个指针作为分界点指示器，分配内存就是将这个指针向空闲区移动一段与对象大小相等的距离。Serial、ParNew带压缩整理的的收集器就是采用这种算法。

2. 空闲列表 ：如果Java堆的内存并不是完整的，而是使用过的和未使用的相互交错，那么虚拟机就会维护一个列表，记录哪些内存块可用。分配的时候在列表中找到空间足够大的一块分给列表实例，并更新列表记录。

• 内存空间初始化：内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间全都初始化零值。这步操作保证对象的实例字段在java代码中不赋值初始化也可以使用。

• 设置对象头信息：虚拟机还需要设置例如对象时哪个类的实例、如何找到对象元数据、对象哈希码，对象GC的年龄分代等信息。这些信息存放在对象头（Object Header）中。

• init方法的执行：从JVM角度来说对象已经创建完成，但是从Java程序的角度来说创建对象才刚开始。一般来说New指令执行完毕后会执行Class文件的<init>()方法。这样一个对象才完整的被创建。

2、对象的内存布局

在虚拟机里，对象的存储布局可以划分为三个部分：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。

2.1 对象头

对象头通常包括两部分信息：

• 1、存储对象自身运行时的数据—Mark Word：
  

• 2、类型指针，即对象指向它类型元数据的指针，JVM通过这个指针来确定对象属于哪个类的实例。并不是所有虚拟机都必须在对象数据上保留类型指针。

2.2 实例数据

实例数据是对象真正存储有效信息的的部分，即代码中定义的字段内容，不论是继承父类还是子类定义都需要记录。

这部分的存储会受到虚拟机分配策略参数和字段在Java源码中定义的顺序影响。

2.3 对齐填充

• 这不是必然存在的，也没有特殊含义，仅仅起到占位符的作用。

由于HotSpot 虚拟机的自动内存管理系统要求对象起始必须是8字节的整数倍，因此对象实例数据部分没有对齐到8字节的整数倍，就需要对齐填充。

3、对象的访问定位

Java程序会通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。

Java虚拟机并没有定义这个reference通过什么方式去访问，定位堆中对象的具体位置，主流有两种方式：

3.1 通过句柄访问对象

Java堆中会划分出一块内存作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址。而句柄中包含了对象的实例数据和类型数据各自的地址信息。

3.2 直接指针访问对象

Java堆中的对象的内存布局需要考虑如何放置类型数据的相关信息，reference中存储的是对象的直接地址，直接访问对象本身就不需要多一次间接开销。

使用直接指针的方式最大好处就是速度快，节省一次指针定位的开销。对于HotSpot就采用了第二种对象访问方式。