《深入理解JAVA虚拟机》阅读笔记2-虚拟机对象探秘

在语言层面，创建对象通常仅仅是一个new关键字而已，而在虚拟机中，对象的创建，是一个怎样的过程呢？

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对象的创建

• 虚拟机遇到一个new指令后，首先会检查这个指令的参数是否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，那必须先执行类加载过程。

• 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以完全确定。

• 为新生对象分配内存一般分为指针碰撞和空闲列表两种，选择使用分配方式由java堆是否规整决定，而java堆是否归整，又由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。

• 指针碰撞： 假设java堆中的内存是绝对规整的，所有用到的内存都放在一边，空闲内存放在另一边，中间有一个指针作为临界点的指示器，每次分配内存都将指针往空闲内存区域挪动一段与对象大小相等的距离，这种分配方式称为“指针碰撞”（Bump the Pointer）。

• 空闲列表： 假设java堆中的内存不是规整的，虚拟机必须维护一个列表，用于记录哪些内存块是可用的，在分配的时候，从列表中找到一块与对象大小相等空间划分给新对象实例，并更新列表的记录，这种分配方式称为“空闲列表”。

• 对象创建在虚拟机中是非常频繁的行为，且并不是线程安全的，解决这种问题有两种方案：
  1.对分配内存空间的动作进行同步处理—实际上虚拟机采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子醒；
  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分配，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；

• 内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值，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。

• 接下来，虚拟机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、对象的GC分代年龄等信息，这些信息保存在对象的对象头中。

• 接着执行方法，把对象按照程序员的意愿进行初始化，这样一个真正可用的对象才算完全产生出来。

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对象的内存布局

• 对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头、实例数据、对齐填充

• 对象头包括两部分信息：
  空闲列表：主要存储了哈希码、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。
  类型指针：即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。

• 实例数据
  用于存储真正的有效信息，也是程序代码中所定义的各种类型的字段内容

• 对齐填充
  并不是必然存在的，也没有特别的含义，仅仅起着占位符的作用，对象的大小必须是8字节的整数倍，当对象的实例数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来补全

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对象的访问定位

建立对象是为了使用对象，我们的java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象，而reference在虚拟机中只规定了一个指向对象的引用，并没有定义这个引用应该通过何种方式去定位、访问堆栈对象的具体位置，目前主流的方式有使用句柄和直接指针直接两种。

• 句柄访问
  Java堆中划出一块内存作为句柄池，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。其最大好处就是reference存储的是稳定的句柄地址，在对象被移到（垃圾收集时移到）只改变实例数据指针，而reference不需要修改；

通过句柄访问

• 直接指针访问
  Java堆对象的布局中必须考虑如果放置访问类型数据的相关信息，而reference中存在的直接就是对象地址。其最大好处在于速度更快，节省了一次指针定位的时机开销。HotSpot采用该方式进行对象访问，但其他语言和框架采用句柄的也非常常见。

  
  
  通过直接指针访问