JVM 如何创建Java对象
2015-08-04 20:38
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在Java程序中,创建一个对象通常需要一个new关键字就够了,但是在虚拟机中,这个过程却有点复杂,这里面包括了类加载、内存分配、初始化零值等等一系列的步骤。
下面来看看JVM如何创建一个对象(这里面的对象仅仅限于不同的Java对象,不包括数组和Class对象)
1.1 类初始化
当JVM遇到一条new的指令(与new关键字不是一个概念)时,首先去检查这个指令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经加载、解析和初始化过。如果没有,那么必须先执行类的初始化工作。
(1)堆的空间是规整的,已用过的部分在一边,未用过的部分在另外一边,有一个指针指向未使用部分的头,每次移动这个指针就可以了,这种方法称为“指针碰撞”。
(2) 堆的空间是零散的,使用和未使用的部分交叉排列,这时候就需要一个维护一个列表,记录哪些内存是可用的,在分配的时候找到一块足够大的内存进行分配,这种方法称为“空闲列表”。很显然这种方式会产生很多内存碎片。
实际中采用哪种分配方式是由虚拟机采用的垃圾收集算法决定的,主要取决于垃圾收集器是否带有压缩整理功能(campact)。因此,在使用Serial,ParNew等待Compact过程的收集器时,系统采用指针碰撞,而使用CMS这种基于Mark-Sweep算法的收集器时,采用空闲列表。
如何保证对象创建的线程安全性?
对象创建是虚拟机中频繁发生的行为,移动指针时如何保证线程安全呢?这个问题有两个解决方法
1 采用CAS+失败重试保证更新操作证的原子性
2 把内存分配动作按照线程划分在不同空间中进行。在堆中为每个内存分配一小块空间,称为本地线程分配缓冲(TLAB)。线程分配内存时,在自己的TLAB上分配,当TLAB使用完时,使用同步锁。
HotSpot虚拟机对象头
对象头的另一个部分是类型指针,即对象指向它的类元数据的指针,虚拟机通过这个指针确定这个对象指向哪个类的实例。并不是所有虚拟机实现都必须在对象数据上保留这个类型指针,也就说,查找对象的元数据信息并不一定要经过对象本身。另外,如果对象是一个数组,那对象头必须还有一块用于记录数组长度的数据。
下面来看看JVM如何创建一个对象(这里面的对象仅仅限于不同的Java对象,不包括数组和Class对象)
1 对象的创建
1.1 类初始化
当JVM遇到一条new的指令(与new关键字不是一个概念)时,首先去检查这个指令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经加载、解析和初始化过。如果没有,那么必须先执行类的初始化工作。1.2 划分空间
接下来就是要堆中划分出一块空间,这块空间的大小由类去确定,在类加载以后,一个对象的大小已经是确定的了。对于这个划分,可能存在两种情况(1)堆的空间是规整的,已用过的部分在一边,未用过的部分在另外一边,有一个指针指向未使用部分的头,每次移动这个指针就可以了,这种方法称为“指针碰撞”。
(2) 堆的空间是零散的,使用和未使用的部分交叉排列,这时候就需要一个维护一个列表,记录哪些内存是可用的,在分配的时候找到一块足够大的内存进行分配,这种方法称为“空闲列表”。很显然这种方式会产生很多内存碎片。
实际中采用哪种分配方式是由虚拟机采用的垃圾收集算法决定的,主要取决于垃圾收集器是否带有压缩整理功能(campact)。因此,在使用Serial,ParNew等待Compact过程的收集器时,系统采用指针碰撞,而使用CMS这种基于Mark-Sweep算法的收集器时,采用空闲列表。
如何保证对象创建的线程安全性?
对象创建是虚拟机中频繁发生的行为,移动指针时如何保证线程安全呢?这个问题有两个解决方法
1 采用CAS+失败重试保证更新操作证的原子性
2 把内存分配动作按照线程划分在不同空间中进行。在堆中为每个内存分配一小块空间,称为本地线程分配缓冲(TLAB)。线程分配内存时,在自己的TLAB上分配,当TLAB使用完时,使用同步锁。
1.3 赋零值
内存分配完成后,虚拟机把分配到的内存空间初始化为零值,如果使用TLAB,这一过程在TLAB中进行。这一步保证了Java的实例字段在Java代码中不同赋值就可以使用1.4 设置对象头
虚拟机啊要对对象进行必要的设置,例如对象时哪个类的实例、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头中。1.5 <init>指令
在上面的工作完成后,对于虚拟机来说,一个对象已经创建完成,带从Java对象的角度,还没有进行初始化,<init>方法还没有执行,所有的字段都还是零值。这个<init>方法可以理解为对象的构造方法2 对象的内存布局
在HotSpot虚拟机中,对象在内存中储存的布局分为3个部分:对象头(Header)、实例数据(Instance Data) 和对其填充2.1 对象头
对象头包括两个部分,第一个部分用于储存对象自身的运行时数据,这个部分的长度在32位和64位的虚拟机中分别为32bit和64bit,官方称为“Mark Word”。对象头被设计称为与对象结构无关的一个数据结构,32bit的储存内容如下:存储内容 | 标志位 | 状态 |
对象哈希码、对象分代信息 | 01 | 未锁定 |
指向锁记录的指针 | 00 | 轻量级锁定 |
指向重量锁的指针 | 10 | 重量级锁定 |
空,不需要记录i信息 | 11 | GC标记 |
偏向线程ID、偏向时间戳、对象分代信息 | 01 | 可偏向 |
2.2 实例数据域
这个部分是对象真正存储的有效信息,也就是程序代码中所定义的各种类型的字段内容。无论是从父类继承下来的,还是子类中定义的,都需要记录起来。这部分的储存顺序受到虚拟机分配策略参数和字段在Java源码中定义的顺序的影响。HotSpot虚拟机默认的分配策略为long/doubles、ints、shorts/chars,bytes/booleans、oops,从分配策略来看,相同宽度的字段总是被分配在一起。在满足这个前提下,父类的变量会出现在子类之前。如果指定了compactFileds参数为true,那么子类之中较窄的变量可能会插入到父类变量的空隙之中。2.3对齐填充
这个部分并不一定有,而且没有什么实际意义,仅仅是为了填充数据。HotSpot VM的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍,也就是每个对象占得大小必须是8字节的整数倍,如果实例域不满足,就要补充对其。相关文章推荐
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