Java虚拟机中对象

妖狐艹你老母 2022-04-23 07:04 251阅读 0赞

# Java虚拟机中对象 #

问题：

1.  如何创建对象？
2.  如何在内存中存储对象？
3.  如何访问对象？

## 1.对象的创建 ##

语言层面：创建一个对象，使用new 关键字就可以了。

虚拟机层面，对象的创建又是怎样的过程呢？

虚拟机遇到一条new指令时：

1.  先去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用
2.  并且检查这个符号引用代表的类是否已经被加载、解析和初始化过。
3.  如果没有，那么必须先执行相应的类加载过程。
4.  在类加载检查通过后，接下来虚拟机将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完全确定，为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从Java堆中划分出来。
5.  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（不包括对象头）。
6.  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。这些信息存放在对象的对象头（Object Header）之中。

完成上面工作后，从虚拟机角度来看，一个新的对象才产生了，但从Java程序的角度来看，对象创建才刚刚开始，init方法还没有执行，所有的字段都还为零。执行new 指令之后会接着执行init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。

## 2.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：

1.  对象头（Header）
2.  实例数据（Instance Data）
3.  对齐填充（Padding）

### 1.对象头 ###

对象头包括部分信息：

1.用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码（Has）、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，这部分数据的长度在32位和64位虚拟机中分别为32bit和64bit,官方称它为“Mark Word”。

2.另一部分是类型的指针，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。

### 2.实例数据 ###

实例数据部分是对象真正存储的有效信息，也是在程序代码中所定义的各种类型的字段内容。

### 3.对齐填充 ###

对齐填充并不是必然存在的，也没有特别的含义，它仅仅起着占位符的作用。

由于HotSpot VM的自动内存管理系统要求对象的起始地址必须是8字节的整数倍。

因此，当对象实例数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来补全。

## 3.对象的访问定位 ##

创建、存储对象的最终目的都是为了使用对象，Java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。

由于reference类型在Java虚拟机规范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定位、访问堆中的对象的具体位置，所以对象访问方式也是取决于虚拟机实现而定的。

目前主流的访问方式有两种：

1.  使用句柄
2.  直接指针

### 1. 使用句柄 ###

如果使用句柄访问的话，那么Java堆中将会划分出一块内存来作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址，而句柄地址中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体地址信息。

![使用句柄][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2plaWtlcnhpYW8_size_16_color_FFFFFF_t_70]

### 2. 直接指针 ###

如果使用直接指针访问，那么Java堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，而reference中存储的直接就是对象地址。

![直接指针][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2plaWtlcnhpYW8_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

### 对比 ###

**句柄来访问**的最大好处就是reference中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动（垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为）时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要修改。

**直接指针访问**的最大好处就是速度快，它节省了一次指针定位的时间开销，由于对象的访问在Java中非常频繁，因此这类开销积少成多后也是一项非常可观的执行成本。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2plaWtlcnhpYW8_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220323/7fc9c1b02515499dbc2d1fb3d4118345.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2plaWtlcnhpYW8_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220323/49c9d117e81549ecba72279e14a9b81a.png