JVM視角看物件建立

微笑著生活發表於2018-08-12
JVM物件
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從jvm處理物件的流程來看，大概分成三步驟：1.如何建立。2.什麼是最佳儲存模型。3.如何訪問。本文將按照這三個流程進行講解。

一、物件的建立過程

1. 拿到記憶體建立指令

當虛擬機器遇到記憶體建立的指令的時候（new 類名），來到了方法區，找 根據new的引數在常量池中定位一個類的符號引用。

2. 檢查符號引用

檢查該符號引用有沒有被載入、解析和初始化過，如果沒有則執行類載入過程，否則直接準備為新的物件分配記憶體

3. 分配記憶體

虛擬機器為物件分配記憶體（堆）分配記憶體分為指標碰撞和空閒列表兩種方式；分配記憶體還要要保證併發安全，有兩種方式。

3.1. 指標碰撞

所有的儲存空間分為兩部分，一部分是空閒，一部分是佔用，需要分配空間的時候，只需要計算指標移動的長度即可。

3.2. 空閒列表

虛擬機器維護了一個空閒列表，需要分配空間的時候去查該空閒列表進行分配並對空閒列表做更新。

可以看出，記憶體分配方式是由java堆是否規整決定的，java堆的規整是由垃圾回收機制來決定的

3.2.5 安全性問題的思考

假如分配記憶體策略是指標碰撞，如果在高併發情況下，多個物件需要分配記憶體，如果不做處理，肯定會出現執行緒安全問題，導致一些物件分配不到空間等。

下面是解決方案：

3.3 執行緒同步策略

也就是每個執行緒都進行同步，防止出現執行緒安全。

3.4. 本地執行緒分配緩衝

也稱TLAB（Thread Local Allocation Buffer），在堆中為每一個執行緒分配一小塊獨立的記憶體，這樣以來就不存併發問題了，Java 層面與之對應的是 ThreadLocal 類的實現

4. 初始化

  1. 分配完記憶體後要對物件的頭（Object Header）進行初始化，這新資訊包括：該物件對應類的後設資料、該物件的GC代、物件的雜湊碼。
  2. 抽象資料型別預設初始化為null，基本資料型別為0，布林為false。。。

5. 呼叫物件的初始化方法

也就是執行構造方法。

二、物件的記憶體模型

頭資訊

在物件頭中有兩類資訊：標誌資訊（Mark Word）和型別指標（Kclass Pointer）
1. 標識資訊用來存放物件一些固有屬性的狀態，這些屬性從物件建立就有，而不是 Java 的使用者定義的：
* 雜湊碼：物件的唯一識別符號
* 物件的分代年齡：與垃圾回收有關
* 執行緒持有的鎖
* 鎖的狀態
* 偏向執行緒 ID、偏向時間戳
* 陣列長度：如果該物件是陣列，會有陣列長度資訊

  1. 型別指標是指向方法區中類元資訊的指標。
例項資訊（instanceData）

例項的資訊存放的是一些對 Java 使用者真正有效的資訊，也就是類中定義的各個欄位，其中還包括從父類繼承的欄位。hotspot把相同寬度的型別分配在一起。

記憶體的對齊填充（Padding）

對其填充這段記憶體段存在與否取決於前面兩部分的長度，為了保證物件記憶體模型的長度為 8 位元組的整數倍，這也是虛擬機器自動記憶體管理的要求（物件起始地址必須是8的整數倍）。

三、物件的訪問定位

物件建立起來之後，就會在虛擬機器棧中維護一個本地變數表，用於儲存基礎型別和基礎型別的值，引用型別與引用型別的值。
其中引用型別的值就是堆中物件地址。如何引用堆中地址有兩種方式：
* 控制程式碼：在堆中維護一個控制程式碼池，控制程式碼中包含了物件地址，當物件改變的時候，只需改變控制程式碼，不需要改變棧中本地變數表的引用
* 直接指標：物件的地址直接儲存在棧中，這樣做的好處就是訪問速度變快（Hotspot採用該方式）


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