JVM重新认识（一）oop-klass模型--HSDB使用验证

一：oop-kclass模型

思考：我们平时写的java类编译成.class文件，JVM加载.class文件，那么加载.class文件之后在JVM中就是oop-kclass（C++）模型形式存在的。

JVM内部基于oop-klass模型描述一个java类,将一个java类分为两个部分进行描述,其中第一个模型是oop,第二个模型是klass.

oop: ordinary object pointer,也即普通对象指针.oop成员众多

 

这里有个问题,不是说xxxoop吗?怎么类图上怎么就是xxxppDesc了?
原因在于c++描述oop的层级关系时在 oopsHierarchy.hpp 中进行了如下定义:

typedef class  oopDesc*                            oop;
typedef class   instanceOopDesc*            instanceOop;
typedef class   methodOopDesc*                    methodOop;
typedef class   constMethodOopDesc*            constMethodOop;
typedef class   methodDataOopDesc*            methodDataOop;
typedef class   arrayOopDesc*                    arrayOop;
typedef class     objArrayOopDesc*            objArrayOop;
typedef class     typeArrayOopDesc*            typeArrayOop;
typedef class   constantPoolOopDesc*            constantPoolOop;
typedef class   constantPoolCacheOopDesc*   constantPoolCacheOop;
typedef class   symbolOopDesc*                    symbolOop;
typedef class   klassOopDesc*                    klassOop;
typedef class   markOopDesc*                    markOop;
typedef class   compiledICHolderOopDesc*    compiledICHolderOop;

其中各类的说明如下:

类名	说明
oop	oop的顶级父类
instanceOop	表示java类实例
methodOop	表示java方法
constMethodOop	表示java方法中的只读信息(其实就是字节码指令)
methodDataOop	表示性能统计的相关数据
arrayOop	数组对象,定义了数组oops的抽象基类
objArrayOop	表示引用类型数组对象
typeArrayOop	表示基本类型数组对象
constantPoolOop	表示java字节码文件中的常量池
constantPoolCacheOop	与constantPoolOop 相伴生,是后者的缓存对象,缓存了字段和方法的访问信息,为允许时环境快速访问字段和方法提供重要作用
symbolOop	symbolOop是规范化字符串。所有symbolOop都位于全局符号表中。
klassOop	指向jvm内部的klass实例的对象
markOop	oop 的标记对象,表示对象头
compiledICHolderOop	内联缓存实现的帮助器对象。它包含从编译到解释调用转换时使用的中间值（method+klass对）,总是分配在永久区（以避免在清除期间遍历codecache）

上面的一个类就是描述我们平常创建的Java实例：instanceOopDesc，对象在内存中的布局就是通过它来表示的，关于这一点可以参考之前写的关于

《关于Object＝new Object();的美团六问》：https://blog.csdn.net/A7_A8_A9/article/details/105730007   的文章。

  里面有个关于对象的内存图：

 总结起来就是：

instanceOopDesc包含如下信息：
1. 对象头，也叫Mark Word，主要存储对象运行时记录信息，如hashcode, GC分代年龄，锁状态标志，线程ID，时间戳等;
2. 元数据指针class pointer，即指向方法区的instanceKlass实例 （虚拟机通过这个指针来群定这个对象是哪个类的实例。）
3. 实例数据 instance data;
4. 另外，如果是数组对象，还多了一个数组长度

5:对齐填充(有时候不需要)

klass

1. klass 提供一个与java类对等的c++类型描述
2. klass 提供虚拟机内部的函数分发机制
3. jvm在加载class时，会创建instanceKlass，表示其元数据，包括常量池、字段、方法等，存放在方法区；instanceKlass是jvm中的数据结构；
   在new一个对象时，jvm创建instanceOopDesc，来表示这个对象，存放在堆区，其引用，存放在栈区；它用来表示对象的实例信息，看起来像个指针实际上是藏在指针里的对象；instanceOopDesc对应java中的对象实例；
4. klass是在方法区的。
5. 普通的Java类和数组用不同的kclass来表示，后面使用HSDB工具可以看到JVM运行时常量池中的Java实例存在的形式。

之间oop-klass之间的联系：

handle

除了oop,kclass外在JVM中还有一个东西handle:

handle 是对oop的行为的封装.这里需要注意的是:

1. 大多数情况下,JVM在访问java类时是一定通过handle的_handle 来得到oop,再通过oop获得对应的klass,这样,handle就能够访问oop的函数了.
2. 如果是调用JVM内部的c++类所对应的oop函数,则不需要通过handle,直接通过oop拿到指定的klass即可.

三者的关系如下：

vtable: 该类所有的函数（除了static, final）和 父类的函数虚拟表。

Itable: 该类所有实现接口的函数列表.

二：使用HSDB查看JVM中运行时的内容

HSDB是JDK自带的分析JVM的利器，运行方式在jdk安装目录/lib下有一个 sa-jdi.jar ，运行命令：java -cp  sa-jdi.jar sun.jvm.hotspot.HSDB

注意项目上用的jdk和环境配置的jdk要一致，不然就要指定上面那个java是哪个jdk版本的。

运行完会打开如下界面：

用的测试例子如下：已经在运行

我们查看这个进程的id:

得到id之后，操作如下

把刚才的id  cp进去点击ok

等待一会出现当前进程的线程栈：

选中main线程，点击Tool下的class browser

看到当前线程所涉及到的类，

@后面是地址，我们cp下TestLog的地址：

填入下面的位置回车：我们就可以看到在JVM中我们定义的TestLog其实是用InstanceKlass来表示的。

我们看到TestLog的Class在JVM中也是用Oop表示的。

1：HotSpot并不把instanceKlass暴露给Java，而会另外创建对应的instanceOopDesc来表示java.lang.Class对象，并将后者称为前者的“Java镜像”就是图中看到的'_java_mirror'属性。

2：InstanceKlass持有指向oop引用(_java_mirror便是该instanceKlass对Class对象的引用)。

3：new操作返回的是对instanceOopDesc类型的引用（在栈中），而instanceOopDesc指针（堆中）指向instanceKlass（方法区），而instanceKlass指向了对应的类型的Class实例的instanceOopDesc（就是那个_java_mirror）