JVM系列 - 对象探索

问

在 HotSpot 虚拟机中：

• 如何在堆中分配 Java 对象
• Java 对象的布局
• 如何访问堆中的 Java 对象

对象分配

步骤

• JVM 遇到一条字节码 new 指令，检查该指令 参数 能否在 常量池 中定位到一个 类的符号引用，并检查该符号引用代表的类 是否已被加载、解析和初始化过，若没有，则先进行类加载，否则分配内存
• 分配内存时，可采取 指针碰撞 和 空闲列表 两种方式，取决于当前 Java 堆是否规整。Java 堆是否规整取决于垃圾收集器是否带空间压缩整理的功能。Serial 和 ParNew 带压缩整理，CMS 收集器基本上不带
• 分配内存如何在并发情况下保证线程安全：使用CAS加失败重试 和 TLAB策略。JVM 通过参数 -XX:+/-UseTLAB 设定是否使用 TLAB（Thread Local Allocation Buffer）

对象布局

在 HotSpot 虚拟机中，对象的内存布局可以划分为：

• 对象头（Header）
• 实例数据（Instance Data）
• 对齐填充（Padding）

对齐填充

不是必然存在的，仅仅起着 占位符 的作用

HotSpot 虚拟机要求 对象起始地址必须是 8 字节的整数倍

即 对象大小必须是 8 字节的整数倍

对象头已经是 8 字节的整数倍，所以：

如果实例数据部分不是 8 字节的整数倍，就通过对齐填充来补全

实例数据

对象真正存储的有效信息

在程序代码中定义的各种类型的字段内容

HotSpot 虚拟机默认的分配顺序是：

longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops

对象头

包含两类信息：

• 类型指针
• Mark Word

类型指针

对象指向它的类型元数据的指针，JVM 通过该指针确认该对象是哪个类的实例

Mark Word

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

长度在 32 位和 64 位的虚拟机中分别为 32 个比特和 64 个比特

对象访问

对象创建好之后，Java 程序通过栈上的 reference 数据来操作堆上的具体对象

主流的访问方式：

句柄访问

优点：reference 中存储的是稳定句柄地址，在对象被移动时只会改变句柄中的实例数据指针，reference 本身不需要被修改

缺点：多一次指针定位的时间开销

直接指针访问

优点：速度更快，节省了一次指针定位的时间开销，HotSpot 虚拟机采用此方式

缺点：reference 不稳定，需要本身被修改