JVM学习总结之-HotSpot虚拟机对象探秘

在初步了解了内存模型之后，我们需要继续了解在Java堆中，HotSpot虚拟机是怎么定义对象的内存分配，布局和访问的。

对象的创建

1. 当Java虚拟机遇到一条new指令的时候，会先检查这个指令的参数在常量池中是否能找到对应的符号引用，如果找到了，再判断该符号引用对应的类是否已经被加载、解析、和初始化过，如果没有，则会执行相应的加载流程。
2. 在类加载检查通过之后，虚拟机会为新生对象分配内存，对象所需内存空间在类加载完毕之后便可以完全确定。
3. 内存分配完成之后，虚拟机会对分配到的内存空间（对象头除外）都初始化为零值，这步操作保证了对象的实例字段在Java代码中不赋初值的情况下也能正常访问这些字段对应的零值。
4. 接下来，Java虚拟机还会对对象进行必要的设置，比如是哪个类的对象、如何找到类的元数据信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄等，这些内容都存在对象头（Header）中。
5. 从上面的工作完成后，在虚拟机的角度上看，一个新的对象已经产生，但是在Java程序角度看，工作才刚开始–构造函数，即Class文件中的init()方法还没执行，init()方法在new指令之后执行，该方法会根据代码的意愿对对象进行初始化，当init执行完毕之后，一个对象才算正在生成。

对象的内存布局

对象内存布局图总体如下：

对象内存

对象头

运行时数据

哈希码

GC分代年龄

锁状态标志

线程持有的锁等

类型指针

实例数据

对齐填充

对象的内存主要包含三个部分，分别是对象头（Header）、实例数据、对齐填充。

对象头（Header）

1. 对象头包含白那个部分信息，第一部分是存储对象自身运行时的数据，如HashCode、GC分代年龄、锁状态标识，线程持有的锁等。
2. 对象头包含的另一部分则是类型指针，即对象指向它的类型元数据的指针，Java虚拟机通过该指针确定对象是属于哪个类的实例(并不是说有的虚拟机实现都会在对象数据上保存类型指针，换句话说就是查询对象的元数据不一定都需要对象本身)，如果对象是一个数组类型，那对象头还需要有一块用来记录数组长度的数据。

实例数据

1. 实例数据部分是对象真正存储的有效信息，包括程序中定义的各种类型的字段内容，无论是从父类中继承下来的还是子类中定义的字段都需要记录下来。
2. 默认的分配策略中，相同宽度的字段总会被分配到一起存放，如果虚拟机参数+XX
   ：CompactFields参数为true时(默认为true),那子类中类型较小的变量也允许插入父类变量的空隙中。

对齐填充

对齐填充不是必然存在的，也没有特殊意义，仅仅是起着占位符的作用，由于HostSpot虚拟机内存自动管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，换言之对象的内存时8字节的整数倍，因此，如果实例数据部分没有对齐的话，需要对齐填充部分来补全。

对象的访问定位

通过句柄访问对象

通过句柄访问对象，Java堆中会划分一部分空间来作为句柄池，此时栈上的reference存放的是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自具体的地址信息。如图：

通过直接指针访问对象

通过直接指针访问对象，reference中直接存的就是对象的地址，当单纯访问对象本身的时候，可以直接访问，不需要多一次指针定位，如图：

两种访问方式对比

这两种访问方式各有优势，通过句柄访问的方式最大的好处就是reference直接存的是对象的句柄，当对象移动的时候（GC）,只需要改变句柄中的实例数据指针即可，reference不需要改动。
通过直接指针访问的方式最大的好处就是速度快，它节省了一次指针的定位的时间开销，对于HotSpot虚拟机来说，主要用的是直接指针的方式访问。