java 句柄池_深入理解JVM之Java对象的创建、内存布局、访问定位详解
本文實例講述了深入理解JVM之Java對象的創建、內存布局、訪問定位.分享給大家供大家參考，具體如下：
對象的創建
一個簡單的創建對象語句Clazz instance = new Clazz();包含的主要過程包括了類加載檢查、對象分配內存、并發處理、內存空間初始化、對象設置、執行ini方法等。
主要流程如下：
1. 類加載檢查
JVM遇到一條new指令時，首先檢查這個指令的參數是否能在常量池中定位到一個類的符號引用，并且檢查這個符號引用代表的類是否已被加載、解析和初始化過。如果沒有，那必須先執行相應的類的加載過程。
2. 對象分配內存
對象所需內存的大小在類加載完成后便完全確定(對象內存布局)，為對象分配空間的任務等同于把一塊確定大小的內存從Java堆中劃分出來。
根據Java堆中是否規整有兩種內存的分配方式：(Java堆是否規整由所采用的垃圾收集器是否帶有壓縮整理功能決定)
指針碰撞(Bump the pointer)
Java堆中的內存是規整的，所有用過的內存都放在一邊，空閑的內存放在另一邊，中間放著一個指針作為分界點的指示器，分配內存也就是把指針向空閑空間那邊移動一段與內存大小相等的距離。例如：Serial、ParNew等收集器。
空閑列表(Free List)
Java堆中的內存不是規整的，已使用的內存和空閑的內存相互交錯，就沒有辦法簡單的進行指針碰撞了。虛擬機必須維護一張列表，記錄哪些內存塊是可用的，在分配的時候從列表中找到一塊足夠大的空間劃分給對象實例，并更新列表上的記錄。例如：CMS這種基于Mark-Sweep算法的收集器。
3. 并發處理
對象創建在虛擬機中時非常頻繁的行為，即使是僅僅修改一個指針指向的位置，在并發情況下也并不是線程安全的，可能出現正在給對象A分配內存，指針還沒來得及修改，對象B又同時使用了原來的指針來分配內存的情況。
同步
虛擬機采用CAS配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性
本地線程分配緩沖(Thread Local Allocation Buffer, TLAB)
把內存分配的動作按照線程劃分為在不同的空間之中進行，即每個線程在Java堆中預先分配一小塊內存(TLAB)。哪個線程要分配內存，就在哪個線程的TLAB上分配。只有TLAB用完并分配新的TLAB時，才需要同步鎖定。
4. 內存空間初始化
虛擬機將分配到的內存空間都初始化為零值(不包括對象頭),如果使用了TLAB，這一工作過程也可以提前至TLAB分配時進行。
內存空間初始化保證了對象的實例字段在Java代碼中可以不賦初始值就直接使用，程序能訪問到這些字段的數據類型所對應的零值。
注意：類的成員變量可以不顯示地初始化(Java虛擬機都會先自動給它初始化為默認值)。方法中的局部變量如果只負責接收一個表達式的值，可以不初始化，但是參與運算和直接輸出等其它情況的局部變量需要初始化。
5. 對象設置
虛擬機對對象進行必要的設置，例如這個對象是哪個類的實例、如何才能找到類的元數據信息、對象的哈希碼、對象的GC分代年齡等信息。這些信息存放在對象的對象頭之中。
6. 執行init()
在上面的工作都完成之后，從虛擬機的角度看，一個新的對象已經產生了。但是從Java程序的角度看，對象的創建才剛剛開始init()方法還沒有執行，所有的字段都還是零。
所以，一般來說(由字節碼中是否跟隨invokespecial指令所決定)，執行new指令之后會接著執行init()方法，把對象按照程序員的意愿進行初始化，這樣一個真正可用的對象才算產生出來。
對象內存布局
在HotSpot虛擬機中，對象在內存中存儲的布局可以分為3塊區域：對象頭(Header)、實例數據(Instance Data)和對齊填充(Padding)。
對象頭
HotSpot虛擬機的對象頭包括兩部分信息：運行時數據和類型指針。
運行時數據
用于存儲對象自身的運行時數據，如哈希碼(HashCode)、GC分代年齡、鎖狀態標志、線程持有的鎖、偏向線程ID、偏向時間戳等。
類型指針
即對象指向它的類元數據的指針，虛擬機通過這個指針來確定這個對象是哪個類的實例。
如果對象是一個Java數組，那在對象頭中還必須有一塊用于記錄數組長度的數據，因為虛擬機可以通過普通Java對象的元數據信息確定Java對象的大小，但是從數組的元數據中無法確定數組的大小。
(并不是所有的虛擬機實現都必須在對象數據上保留類型指針，換句話說，查找對象的元數據并不一定要經過對象本身，可參考對象的訪問定位)
實例數據
實例數據部分是對象真正存儲的有效信息，也是在程序代碼中所定義的各種類型的字段內容。無論是從父類中繼承下來的，還是在子類中定義的，都需要記錄下來。HotSpot虛擬機默認的分配策略為longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oop，從分配策略中可以看出，相同寬度的字段總是分配到一起。
對齊填充
HotSpot虛擬機要求對象的起始地址必須是8字節的整數倍，也就是對象的大小必須是8字節的整數倍。而對象頭部分正好是8字節的倍數(1倍或者2倍)，因此，當對象實例數據部分沒有對齊的時候，就需要通過對齊填充來補全。
對象訪問定位
Java程序需要通過棧上的引用數據來操作堆上的具體對象。對象的訪問方式取決于虛擬機實現，目前主流的訪問方式有使用句柄和直接指針兩種。
句柄，可以理解為指向指針的指針，維護指向對象的指針變化，而對象的句柄本身不發生變化；指針，指向對象，代表對象的內存地址。
句柄
Java堆中劃分出一塊內存來作為句柄池，引用中存儲對象的句柄地址，而句柄中包含了對象實例數據與類型數據各自的具體地址信息。
優勢：引用中存儲的是穩定的句柄地址，在對象被移動(垃圾收集時移動對象是非常普遍的行為)時只會改變句柄中的實例數據指針，而引用本身不需要修改。
直接指針
如果使用直接指針訪問，那么Java堆對象的布局中就必須考慮如何放置訪問類型數據的相關信息，而引用中存儲的直接就是對象地址。
優勢：速度更快，節省了一次指針定位的時間開銷。由于對象的訪問在Java中非常頻繁，因此這類開銷積少成多后也是非常可觀的執行成本。(例如HotSpot)
參考
1、周志明，深入理解Java虛擬機：JVM高級特性與最佳實踐，機械工業出版社
希望本文所述對大家java程序設計有所幫助。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的java 句柄池_深入理解JVM之Java对象的创建、内存布局、访问定位详解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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