java对象内存模型_Java对象的内存模型
眾所周知,函數(shù)調(diào)用在內(nèi)存中是通過壓棧,退棧實現(xiàn)的,而Java的方法調(diào)用則是在JVM棧中通過棧幀實現(xiàn)的,且所有的Java對象都只在堆上分配內(nèi)存.那么一個Java對象在堆內(nèi)存里到底長啥樣呢?實際上,當一個對象在內(nèi)存中被創(chuàng)建的時候,它只不過是一串0和1而已.編譯器會維護一張表,這張表用來存儲對象中的每一個成員變量所在位置的偏移量(offset).這樣,通過查這張表,JVM就能知道每一個成員變量相對于其起始地址所在的位置了.
來看這樣一個例子.我們定義一個名為 Base 的類,它沒有任何的成員方法,只有兩個成員變量x和y.Base 對象的內(nèi)存模型如下圖所示:
然后我們從Base類派生一個名為 Derived 的子類,則 Derived 對象的內(nèi)存模型如下:
可以看到,子類的內(nèi)存模型實際上就是在父類的基礎上添加了子類特有的成員變量而已.這樣設計的好處是,如果有一個 Base 類型的引用指向了 Derived 對象,那么由于 Derived對象的內(nèi)存模型中包含了其父類 Base,因而 Base 類對于其子類 Derived 是可見的. 這樣一來,任何通過Base引用操作 Derived 對象的調(diào)用都是安全的.
啥叫安全呢?例如上面這個例子,編譯器會維護一張保存有成員變量offset的表,這張表是這么寫的:x變量在第1個位置,y變量在第2個位置,z變量在第3個位置.(當然實際中肯定不是第幾個位置這么簡單,編譯器會根據(jù)變量的數(shù)據(jù)類型確定其offset,如,一個int偏移4字節(jié),一個double偏移8字節(jié)).當我們通過Base引用來引用Derived中的成員時,編譯器就會去找這個對象中的第幾個位置.比如調(diào)用derived.x 會去找第一個位置,derived.z,則會去找第三個位置.因為子類Derived中包含了父類的x,y變量,而且次序正好排在x,y之后,所以derived.z可以被成功執(zhí)行.
按照這個邏輯,方法也可以放在每個對象的起始位置:
不過,這么干是非常低效的.如果一個類有很多的方法,那么就要在起始位置保存大量的數(shù)據(jù),并且每個對象都會重復地保存這些函數(shù)代碼.這樣對象構(gòu)造起來就慢,造成空間和時間上的性能浪費.
解決這個問題的一個辦法是,為每一個類創(chuàng)建一個虛表(virtual table),這張表里保存了這個類中所有的方法代碼.而對于這個類的對象,則在其內(nèi)存的起始位置中保存一個指向此表的指針.這樣一來,多個對象就能共享一份方法代碼了.
總結(jié)
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