JVM技术细节: HotSpot的内存模型

1、对象无句柄

在早期的JVM版本，例如 Classic VM 实现中，使用了 间接句柄(indirect handle) 来表示对象引用。
虽然使用这种方式使得垃圾收集器在重定位对象（relocating）时非常方便，但却导致了严重的性能瓶颈，因为每次访问Java对象的实例变量都需要两步操作。

HotSpot 推出以后，Java 代码就不再使用任何句柄。
对象引用使用 直接指针(direct pointer) 方式来实现。 在访问实例变量时, 其性能和C语言一样高效。
当然，在内存回收期间，GC重定位(relocated)对象时，则需要查找并更新这个对象的所有引用。

2、用2个机器字表示对象头

HotSpot VM 使用两个机器字(machine-word)作为对象头(object header)，而不是像 Classic VM 那样使用三个机器字。
由于大部分情况下，Java对象占用的内存空间平均值都很小，所以将对象头从3个机器字降到2个机器字的长度，能很明显地降低内存空间的消耗： 对大部分应用程序来说，节省的堆内存空间在8％左右。

• 对象头中, 第一个机器字，用来保存唯一哈希码，GC状态信息等等。
• 第二个机器字用来保存该对象 class 的引用。
• 数组则特殊一点，其对象头中有第三个部分(int值)，用于保存数组长度。

3、用对象表示反射数据

类(class)，方法(method)和其他内部反射数据，都使用堆内存中的对象来表示（虽然这些对象无法通过常规的Java代码直接访问）。
这不仅简化了JVM内部的对象模型，而且还允许垃圾收集器像回收普通Java对象一样，来回收class。

4、Native线程支持，包括抢占和多处理

每个线程的活动方法栈(activation stacks), 都使用底层操作系统的栈和线程模型来表示。 Java方法和native方法都使用同样的栈，从而允许在C语言编写的JNI方法和Java方法之间进行快速调用。 通过底层操作系统的线程调度机制, 来支持完全抢占式的Java线程。

使用底层操作系统线程，以及操作系统级的调度， 最主要的优势在于，能够透明地利用操作系统对多处理（native OS multiprocessing）的支持。
由于HotSpot VM被设计为对竞态条件不敏感(race condition, 竞态条件由抢占和/或多处理引起)， 所以Java线程会自动利用底层操作系统提供的所有调度和处理器分配策略。

原文链接

The Java HotSpot Performance Engine Architecture: https://www.oracle.com/technetwork/java/whitepaper-135217.html#memory