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詳解JVM建立物件及存取定位過程

Dec 08, 2020 pm 05:50 PM
java jvm 創(chuàng)建對象

java基礎教學專欄介紹JVM建立物件及存取定位的過程

詳解JVM建立物件及存取定位過程

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1、物件的建立

  • 虛擬機器接收到new指令時,檢查這個指令能否在常數池中定位到一個類別的符號引用,並且檢查這個符號引用代表的類別是否已被載入、解析和初始化。如果都沒有,先執(zhí)行類別載入過程。
  • 在類別載入通過後,虛擬機器為新物件分配記憶體(把一塊確定大小的記憶體從Java堆中劃分出來),記憶體大小在類別載入完成後即可完全確定。
  • 兩種分配方式:
    • (1):指標碰撞:假設Java堆中記憶體是絕對規(guī)則的,即使用過的內存在一邊,空閒的內部存在另外一邊,中間放著一個指針作為指示器,透過移動指針實現(xiàn)記憶體分配。
    • (2):空閒列表:如果Java堆中的記憶體並不是規(guī)則的,即已使用的記憶體和空閒的記憶體相互交錯,虛擬機就必須維護一個列表,記錄哪些記憶體區(qū)塊是可用的,透過從列表中尋找空間劃分給物件實例來分配記憶體。
  • Java堆疊是否規(guī)則地由所採用的垃圾收集器是否有壓縮整理功能決定。
  • 在虛擬機器中創(chuàng)建物件不是線程安全的行為,可能出現(xiàn)在給物件A分配內存,指針還來不及修改,而物件B又使用了原來的指針來分配內存。有兩種解決方案:
  • (1):對分配記憶體空間的動作進行同步處理,實際上虛擬機器採用CAS配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性;
  • (2):把記憶體分配的動作按照線程劃分在不同的空間中進行,即每個線程在Java堆中預先分配一小塊內存,稱為本地線程分配緩衝(Thread Loal Allocation Buffer,TLAB) 。
  • 記憶體分配完成後,需要將分配到的記憶體空間都初始化為零值,保證物件的實例欄位在Java程式碼中可以不賦初始值就可以直接使用,程式能存取這些欄位的資料類型對應的零值。
  • 設定對象,把對像是哪個類的實例,如何才能找到類別的元資料訊息,對象的哈希碼,對象的GC分代年齡等存放在對象頭。

2. 物件的記憶體佈局:物件在記憶體中儲存的佈局可以分為3塊:物件頭(Header)、實例資料(Instance Data)、對齊填充(Padding)。物件頭,包括兩部分資訊:

(1):儲存物件本身的運行時數據,如雜湊碼、GC分代年齡、鎖定狀態(tài)標誌、執(zhí)行緒持有的鎖、偏向線程ID、偏向時間戳記等,這部分資料的長度在32位元和64位元的虛擬機器中分別為32bit和64bit,官方稱為Mark Word(非固定的資料結構,根據物件的狀態(tài)復用自己的存儲空間)。

(2):類型指針,也就是指向物件的類別元資料的指針,虛擬機器透過這個指針來決定這個物件是哪個類別的實例。

  • 實例資料:物件真正儲存的有效訊息,即程式碼中所定義的各種類型的欄位內容。無論是從父類別繼承下來的,或是子類別自己定義的,都需要記錄。
  • 對齊填充:不是必然存在,起著佔位符的作用,由於HotSpot VM要求對象的大小必須是8字節(jié)的整數倍,而對象頭部分正好是8字節(jié)的整數倍,因此當實例資料沒有對齊時,透過對齊填充來補全。

3. 物件的存取定位:Java透過堆疊上的reference資料(局部變數表中的物件參考)來操作堆疊上的具體對象,reference只規(guī)定了指向物件的引用,沒有定義怎麼去定位,訪問堆中的物件的位置。對象訪問方式由迅疾實現(xiàn)。

(1):句柄存取:Java堆會分割出一塊記憶體作為句柄池,reference儲存的就是物件的句柄位址,句柄包含了物件實例資料和類型資料各自的位址資訊。

優(yōu)勢:reference中儲存的是穩(wěn)定的句柄位址,物件移動時只會改變句柄中的實例資料指針,不改變reference。

(2):直接指標:reference中儲存的直接就是物件位址,Java堆中放置存取物件類型資料(存放在方法區(qū))的位址。

優(yōu)勢:速度更快,節(jié)省了一次指標定位的時間開銷,HotSpot是使用直接指標存取。

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