HotSpot虚拟机对象揭秘 《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》笔记二

参考文章：

• HotSpot虚拟机对象大揭秘
• 《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》2.3小结
• HotSpot虚拟机对象揭秘
• Hotspot虚拟机对象揭秘

以HotSpot虚拟机和常用的内存区域Java堆为例，探索一下对象的分配、布局以及访问的全过程

对象的创建

虚拟机遇到一条new指令时

1. 检查类是否已被加载
   检查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。如果没有必须先执行相应的类加载过程

2. 在类加载检查通过后，接下来虚拟机将为新生对象分配内存。
   1）分配内存的两种方式：
   指针碰撞：即堆内存是规整的，分配内存就是移动临界指针而已。
   空闲列表：对内存不是规整的，虚拟机维护一个空闲内存列表。
   具体哪种方式由堆采用的GC是否带有压缩整理功能决定。
   2）内存分配并发情况的安全方案。
   多个线程同时分配内存时，可以出现同一块内存分配给多个对象。
   第一种方案：CAS+失败重试。注：CAS是单词compare and set的缩写，意思是指在set之前先比较该值有没有变化，只有在没变的情况下才对其赋值。参考
   第二种方案：TLAB +（CAS+失败重试）。TLAB=本地线程分配缓冲, 就是说堆中都会为每个线程预先分配一小块内存(TLAB)，当需要生成对象时，先使用这块内存，用完了再使用其他堆内存（需要同步锁定）

3. 将内存空间初始化零值

4. 虚拟机对对象进行必要的设置，也就是设置对象头（Object Header）,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。根据当前运行状态的不同，对象头会有不同的设置方式。

5. 执行init方法，即构造器方法。

对象的内存布局

在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）

• 对象头（Header）
  对象头包含两部分信息：
  1、存储自身的运行时数据（哈希码，GC分代年龄，锁状态标志，线程持有锁，偏向线程ID，偏向时间戳），是非固定的数据结构。
  2、存储类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，可以通过这个指针确定这个对象是哪个类的实例。但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。
  3、如果对象是Java数组，还存储数组长度。

• 实例数据（Instance Data）
  是对象真正存储的有效信息，也是在程序代码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。
  实例数据存储顺序受到虚拟机默认的分配策略参数（FieldsAllocationStyle）和字段在Java源码中定义顺序的影响。

• 对齐填充（Padding）
  对齐填充不是必然存在的，对象必须是8字节的整数倍，当前面两部分不满足时就会有对齐填充。

对象的访问定位

对象的访问定位目前主流的范文方式有使用 句柄 和 直接指针 两种

• 句柄访问:
  如果使用直接句柄访问，那么Java堆中将会划分出一块内存来作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体地址信息
  优点：最大好处就是reference中存储的是稳定的句柄地址，在对象移动（垃圾收集时移动对象是非常普通的行为）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
  如果使用直接指针访问，那么Java堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，而reference中存储的直接就是对象地址。
  优点：速度更快，它节省了一次指定定位的时间开销。HotSpot使用的直接指针访问。