Java虚拟机系列（二）---HotSpot虚拟机对象

都知道Java是一门面向对象的编程语言，在Java程序运行过程中，无时无刻不在创建对象，所以这节来总结一下HotSpot虚拟机中的Java对象。

一、Java虚拟机对象的创建过程。

在语义层面创建一个对象就是new的过程，但是在虚拟机里面，对象（这里的对象指的是普通对象，不包括数组和class对象等）又是怎么被创建的呢？

1、当Java虚拟机收到一个new指令时，它首先会去常量池中检查是否存在这个类的符号引用。如果存在则会执行下一步，否则会创建一个符号引用放在常量池中（待考察）；

2、当在常量池中找到类的符号引用之后，还需要判断这个类是否已经被加载、初始化过，如果有则执行下一步，否则进行类加载（以后介绍详细加载过程）；

3、如果类已经加载，那么这时候就已经知道它所需要的空间大小，于是就可以为之分配内存；

4、分配内存完成后，虚拟机需要将分配到的内存初始化为0值（不包括对象头），这一操作保证了对象的实例字段在Java代码中不需要赋初值就能直接使用，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。

5、接下来，虚拟机要对对象进行必要的设置。例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象哈希码、对象的GC分代年龄等信息 。这些信息一般被称为对象的头信息，用来关联对象与它所属的类型。

6、在以上步骤都完成之后，从虚拟机的视角来看，一个新的对象已经被创建，但是从Java程序的视角来看，对象的创建才刚刚开始，因为初始化操作init方法还没有被执行，所有的字段都还为零，所以new指令之后，会执行init方法，把对象按照程序员的意愿进行初始化，这样一个可用的对象才算完全产生出来。

从以上过程来看，一个对象的创建可以从两个视角来分析，一个是Java虚拟机视角，另一个是程序员视角，明显程序员视角是比较简单的，因为我们不需要关心类加载、内存分配及对象头设置等这些【底层】的过程，其实也不是说不需要关心，虽然我们不去操作这些过程，但还是有必要知道这些原理。

二、对象的内存布局

一个对象被创建之后，它在内存中是怎样存储的呢？在HotSpot虚拟机中，内存的布局分为三部分：

1、对象头。

对象头也包括两部分，一部分是用于存储对象自身的运行数据，如哈希码、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；另一部分是类型指针，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对象时哪个类的实例；

2、实例数据部分。

实例数据部分才是对象真正存储的有效信息，也是程序代码中所定义的各种类型的字段内容，包括从父类继承下来的和在子类中定义的。

3、对齐填充。并不是必然存在，也没有特别的意义，仅仅起着占位符的作用。由于在HotSpot VM中的自动内存管理系统要求对象的起始地址必须是8字节的整数倍，也就是说对象的大小必须是8字节的整数倍，而对象头部分正好是8字节整数倍（1倍或2倍），因此，当对象实例数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来补全。

三、对象的访问定位

建立对象时为了访问对象，Java程序通过栈上的reference数据来操作堆上的实例对象。由于reference类型在Java规范中只规定了一个指向对象的引用，并没有定这个引用要以何种方式去定位、访问堆中对象的具体位置，所以对象方法的方式也是取决于虚拟机实现的方式。目前主流的访问方式有使用句柄和直接指针两种。

1）如果使用句柄访问的话，Java堆中将开辟一块内存用来作为句柄池，存放句柄，reference存储的就是句柄池的地址，而句柄中则包含了对象实例数据（堆内存）和对象类型数据，如下图所示：

2）如果使用直接指针访问，那么reference直接指向堆内存中的对象实例数据，而在对象实例数据中开辟一块内存存放指向对象类型数据地址的句柄，如下图所示：

这两种对象访问方式各有优势，

使用句柄访问最大的好处就是reference中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动时只改变句柄中的实例数据指针即可，reference本身不需要改变；

使用直接访问方式最大的好处就是速度更快，它节省了一次对象实例数据指针定位的时间开销，因为reference指向的就是实例数据，但是如果对象被移动的话，就得改变reference才能保证对象正确的引用。

以上就是HotSpot虚拟机中对象的创建过程、布局及访问方式的总结，因没有安装visio，图是用word画的，想死的心都有了。。。。

备注：以上内容来源于《深入理解Java虚拟机》，根据自己的理解来总结，有些内容和书本内容相同是因为只有这么描述才比较好懂，毕竟大神还是大神，是颜色不一样的烟火！！