JVM -- 虚拟机中的对象

一、HotSpot虚拟机

　　　　它是Sun JDK和OpenJDK中所带的虚拟机，也是目前使用范围最广的Java虚拟机。我们大致知道虚拟机内存的概况，也许更想了解这些虚拟机内存的数据的其他细节，誓如它们是如何创建、如何布局以及如何访问的。

二、对象的创建

　　　　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都有对象被创建出来。在虚拟机中，对象的创建是怎么样的一个过程呢？

　　　　对象的创建基本分5个部分：

　　　　　　1.检查加载　　　　　　4.设置类信息

　　　　　　2.分配内存　　　　　　5.对象初始化

　　　　　　3.内存空间初始化

　　　　下面介绍每个步骤的具体干了什么：

　　　　　　1.检查加载

　　　　　　　　虚拟机遇到一个new指令时，首先去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表是否被加载、解析以及初始化过。

　　　　　　2.分配内存

　　　　　　　　类加载检查通过后，虚拟机将为新生对象分配内存。

　　　　　　　　两种分配方式：

　　　　　　　　　　（1）指针碰撞：假设java堆中内存是绝对规整的，所有用过的内存都放一边，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，那所分配的内存就仅仅是把

　　　　　　　　　　　　　　　　　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。

　　　　　　　　　　（2）空闲列表：如果内存不是规整的，则不能使用指针碰撞分配方法。虚拟机必须维护一个列表，记录上哪些内存是可用的，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。

　　　　　　　除了如何划分可用空间之外，需要考虑另外一个问题，就是对象在虚拟机中频繁创建，即使是一个小小的指针改动，在并发也不是安全的。可能A分配内存，指针还没来得及修改，B就使用了原来的指针位置来干活。

　　　　　解决的两种方案：1. 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；

　　　　　　　　　　　　 2. 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私有内存，也就是本地线程分配缓冲（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，可通过-XX:+/-UseTLAB参数来设定。

　　　　　　3.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都初始化为零值。这一步保证了对象的实例字段在java代码中可以不赋予初始值就直接使用，能访问到的这些字段的数据类型所对应的零值。

　　　　　　4.设置类信息

　　　　　　　　虚拟机要对对象进行必要的设置，这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息。这些信息存放在对象的对象头（Object Header）中。

　　　　　　5.对象初始化

　　　　　　　　上面工作都完成之后，对象的创建刚刚开始，执行<init>方法，把对象按照程序员的意愿进行初始化，这样一个真正可用的对象才算完全产生出来。

三、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：1.对象头（Header） 2.实例数据（Instance Data） 3.对齐填充（Padding）

　　　 1.对象头：对象头包括两部分信息。

　　　　　　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。

　　　　　　第二部分：这部分是类型指针，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。

　　　　2.实例数据：这部分数据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。

　　　　　　无论是从父类继承下来的，还是在子类中定义的，都需要记录起来，这部分的存储顺序会受虚拟机分配策略参数和字段在java源码中定义顺序的影响。

　　　　3.对齐填充：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。由于HotSpot VM的自动内存管理系统要求对对象的大小必须是8字节的整数倍。

　　　　　　　　当对象其他数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来补全。

四、对象的访问定位

　　　　建立对象是为了使用对象，我们的java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。

　　由于reference类型在jvm规范中只规定了一个指向对象的引用，并没有定义这个引用应该通过何种方式去定位、访问堆中的对象的具体位置，所以对象访问方式取决于虚拟机实现而定的。

　　　　目前主流访问方式是：句柄和直接指针两种。

　　　　 句柄访问：java堆中将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，而句柄包含了对象实例数据与类型数据各自的具体地址信息。

　　　　直接指针：reference中存储的直接就是对象地址

　　　　这两种方式各自的优势　

　　　　　　句柄访问：最大好处就是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。
　　　　　　直接指针：访问方式的最大好处就是速度更快，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。