HotSpot虚拟机中的对象_hotspot的对象是什么样子的-优快云博客

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Java 堆中的对象的创建

语言层面的表示：使用 new 关键字创建对象

JVM 层面：当JVM遇到一条字节码 new 指令时，

1、类加载检查：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的类是否已被加载、解析和初始化过。如果没有，那必须先执行相应的类加载过程

2、虚拟机将为新生对象分配内存。对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定，为对象分配空间的任务实际上便等同于把一块确定大小的内存块从 Java 堆中划分出来。有如下划分方式：

1、指针碰撞——假设 Java 堆中内存是绝对规整的，所有被使用过的内存都被放在一边，空闲的内存被放在另一边，中间放着一个指针为分界点的指示器，那所分配内存就仅仅是把那个指针向空闲空间方向挪动一段与对象大小相等的距离

2、空闲列表——但如果 Java 堆中的内存并不是规整的，已被使用的内存和空闲的内存相互交错在一起，那就没有办法简单地进行指针碰撞了，虚拟机就必须维护一个列表，记录上哪些内存块是可用的，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。

选择哪种分配方式由 Java 堆是否规整决定，而Java 堆是否规整又由所采用的垃圾收集器是否带有空间压缩整理 (Compact)的能力决定。

因此，当使用Serial、ParNew 等带压缩整理过程的收集器时，系统采用的分配算法是指针碰撞，既简单又高效；而当使用 CMS 这种基于清除(Sweep)算法的收集器时，理论上就只能采用较复杂的空闲列表来分配内存。

除如何划分可用空间之外，还有另外一个需要考虑的问题:对象创建在虚拟机中是非常频繁的行为，即使仅仅修改一个指针所指向的位置，在并发情况下也并不是线程安全的。可能出现正在给对象 A分配内存，指针还没来得及修改，对象B 又同时使用了原来的指针来分配内存的情况。

解决这个问题有两种可选方案:

1、对分配内存空间的动作进行同步处理一一实际上虚拟机是采用 CAS 配上失败重试的方式保证重新操作的原子性;

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内存，称为本地线程分配缓冲(Thread LocalAllocation Buffer，TLAB)，哪个线程要分配内存，就在哪个线程的本地缓冲区中分配，只有本地缓冲区用完了，分配新的缓存区时才需要同步锁定。虚拟机是否使用 TLAB，可以通过-XX:+/-UseTLAB 参数来设定。

3、JVM会将分配到的内存空间(但不包括对象头)都初始化为零值。如果使用了 TLAB 的话，这一项工作也可以提前至 TLAB 分配时顺便进行。这步操作保证了对象的实例字段在 Java 代码中可以不赋初始值就直接使用，使程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。

4、JVM还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、对象的哈希码(实际上对象的哈希码会延后到真正调用Object:hashCode()方法时才计算)、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)之中。根据虚拟机当前运行状态的不同，如是否启用偏向锁等，对象头会有不同的设置方式。

在上面工作都完成之后，从虚拟机的视角来看，一个新的对象已经产生了。

5、但是从Java 程序的视角看来，对象创建才刚刚开始一一构造函数，即 Class 文件中的 <ini>()方法还没有执行，所有的字段都为默认的零值，对象需要的其他资源和状态信息也还没有按照预定的意图构造好。

一般来说(由字节码流中 new 指令后面是否跟随invokespecial指令所决定，Java 编译器会在遇到 new 关键字的地方同时生成这两条字节码指令，但如果直接通过其他方式产生的则不一定如此)，new 指令之后会接着执行 <init>()方法，按照程序员的意愿对对象进行初始化，这样一个真正可用的对象才算完全被构造出来。

Java 堆中的对象的内存布局

在 HotSpot 虚拟机里，对象在堆内存中的存储布局可以划分为三个部分：对象头(Header)、实例数据(Instance Data)、对齐填充(Padding)。

对象头

HotSpot 虚拟机对象的对象头部分包括两类信息。

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32 个比特和 64 个比特，官方称它为Mark Word。

对象需要存储的运行时数据很多，其实已经超出了 32、64 位 Bitmap 结构所能记录的最大限度，但对象头里的信息是与对象自身定义的数据无关的额外存储成本，考虑到虚拟机的空间效率，Mark Word 被设计成一个有着动态定义的数据结构，以便在极小的空间内存储尽量多的数据，根据对象的状态复用自己的存储空间。

存储内容标志位状态
对象哈希码、对象分代年龄 01 未锁定
指向锁记录的指针 00 轻量级锁定
指向重量级锁的指针 10 膨胀（重量级锁定）
空，不需要记录信息 11 GC标记
偏向线程 ID、偏向时间截、对象分代年龄 01 可偏向

类型指针，即对象指向它的类型元数据的指针，Java 虚拟机通过这个指针来确定该对象是哪个类的实例。

并不是所有的虚拟机实现都必须在对象数据上保留类型指针，换句话说，查找对象的元数据信息并不一定要经过对象本身。

此外，如果对象是一个 Java 数组，那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据，因为虚拟机可以通过普通 Java 对象的元数据信息确定 Java 对象的大小，但是如果数组的长度是不确定的，将无法通过元数据中的信息推断出数组的大小。

存储内容	标志位	状态
对象哈希码、对象分代年龄	01	未锁定
指向锁记录的指针	00	轻量级锁定
指向重量级锁的指针	10	膨胀（重量级锁定）
空，不需要记录信息	11	GC标记
偏向线程 ID、偏向时间截、对象分代年龄	01	可偏向

实例数据

实例数据部分：对象真正存储的有效信息，即我们在程序代码里面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字段都必须记录起来。

这部分的存储顺序会受到虚拟机分配策略参数(-XX:FieldsAllocationStyle 参数)和字段在 Java 源码中定义顺序的影响。HotSpot 虚拟机默认的分配顺序为 longs/doubles、ints、shortschars、bytes/booleans、oops ( Ordinary Obiect Pointers，OOPs)，从以上默认的分配策略中以看到，相同宽度的字段总是被分配到一起存放，在满足这个前提条件的情况下，在父类中定义的变量会出现在子类之前。如果 HotSpot 虚拟机的 +XX:CompactFields 参数值为 true (默认就为 true)，那子类之中较窄的变量也允许插人父类变量的空隙之中，以节省出一点点空间

对齐填充

此部分这并不是必然存在的，它仅仅起着占位符的作用。由于 HotSpot 虚拟机的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是 8字节的整数倍，换句话说就是任何对象的大小都必须是 8 字节的整数倍。对象头部分已经被精心设计成正好是 8字节的倍数(1 倍或者 2倍)，因此，如果对象实例数据部分没有对齐的话，就需要通过对齐填充来补全。