Java 虚拟机 - 2.3 HotSpot虚拟机对象

对象的创建

Step1 类加载检查

当发现一条new指令时，检查：

1. 该指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用；
2. 并且检查这个符号引用代表的类是否已经被加载、解析和初始化过。如果没有，那必须先执行相应的类加载过程。

Step2 为新生对象分配内存

对象所需的内存大小在类加载完成之后便可完全确定。分配方式有两种，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。

两种分配方式：

1. 指针碰撞（Bump the Pointer）: 内存规整
2. 空闲列表 （Free List）： 内存不规整

Step3 分配内存如何保证线程安全

两种方案：

1. 所有分配内存动作进行同步处理。（不推荐）
2. 每个线程在java堆预先分配一小块内存，称为本地线程分配缓存（Thread Local Allocation Buffer, TLAB）。各个线程会先在TLAB里面分配内存，该操作不用同步。只有当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。

Step4 初始化为零值

虚拟机将分配到的内存都初始化为零值（不包括对象头）。如果使用TLAB,这一步可以提前到TLAB分配时进行。

保证了对象的实例字段可以不赋初始值就能直接使用。

Step5 对象头必要设置

例如，这个对象是哪个类的实例、如何找到类的元数据，对象的hash code, GC分代年龄，是否启用偏向锁...

Step6 执行init方法

<init>执行之前，所有值都是零值。执行完new指令后，会接着执行<init>，把对象按照程序员的意愿初始化。

对象的内存布局

在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局分为3块区域：对象头（Header）,实例数据（Instance Data）, 对齐填充（Padding）。

Part1 对象头（Header）

细分为两部分：

1. Mark Word, 存储对象自身的运行时数据 ：哈希码hashcode, GC分代年龄， 锁状态标志，线程持有的锁。。。这部分数据很多， 虚拟机为其分配的32bit (32位虚拟机) / 64bit (64位虚拟机) 不够用，因为会根据对象的状态复用自己的存储空间。
2. 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。
3. （仅针对java数组）：有一块区域保存数组长度

Part2 实例数据（Instance Data）

实例数据，存放对象真正储存的有效信息，也是在程序代码中所定义的各种类型的字段内容。

• 无论是父类的继承来的，还是在子类定义的，都要记录；
• 记录顺序受到：1.虚拟机分配策略参数（FieldsAllocationStyle）; 2.字段在java源码中定义的顺序
• 默认的分配策略：long/double, int, short/char, byte/boolean, oops(Ordinary Object Pointers)...相同宽度的字段总是优先分配在一起。
• 在默认的情况下，父类中定义的变量会出现在子类之前；当CompactFields值为true时（默认为true）,那么子类中较窄的变量也可能插入到父类变量的空隙之中。

精度（低1-高5）
1	byte（1字节）	Byte
	short（2字节）	Short
	char（2字节）	Character
2	int（4字节）	Integer
3	long（8字节）	Long
4	float（4字节）	Float
5	double（8字节）	Double
NA	boolean（未定）	Boolean

Part3 对齐填充（Padding）

不是必须存在的，也没有特别的意义，就是占位符。HotSpot VM 的自动管理系统要求对象起始地址/对象的大小必须是8字节的整数倍。

• 对象头部分正好是8字节的倍数（1倍或者2倍）
• 当对象实例数据没有对齐时，就需要通过对齐填充来补全。