提示：此系列博客为博主个人读书笔记，其作用是总结书中内容，个人理解内存，方便复习使用。博客内容分为：原书内容总结和个人理解内容。
注：本文原书内容为博主个人提炼总结内容，方便突出要点。

文章目录

• 前言
• 2.3.1 对象的创建
• • new指令
  • • 类加载
    • 规划内存
    • 初始化为零值
    • 对象头设置
  • invokespecial指令
• 2.3.2 对象的内存布局
• • 对象头
  • 实例数据
  • 对齐填充
• 2.3.3 对象访问定位
• • 句柄
  • 直接指针
• 总结

前言

以最常用的虚拟机HotSpot和最常用的内存区域Java堆为例，深入探讨一下HotSpot虚拟机在Java堆中对象分配、布局和访问的全过程。

2.3.1 对象的创建

【文中讨论的对象限于普通Java对象，不包括数组和Class对象等】

当Java虚拟机遇到一条字节码new指令时
【个解】这是书中原文，而且是开头。我当时读书的时候，看了new关键字，复读才发现问题。有一说一，确实不太适合没有啥基础的读，像我这种半路出家的野路子，上来就懵了。


对于.class文件可以通过 javap -v 来查看字节码指令。

Java编译器会在遇到new关键字的地方同时生成这两条字节码指令（new指令 和 invokespecial指令）但如果不用new关键字可能不一定。

new指令

类加载

new指令：在常量池中找到类的符号引用，检查类是否有过类加载过程（如无先加载），虚拟机分配对象内存（内存大小在类加载过程确定）。

规划内存

规划内存方式：

指针碰撞（Bump The Pointer）：空闲内存在一边，中间指针，使用内存在另一边，分配内存仅仅挪动指针即可。要求java堆中内存使用规整。

空闲列表”（Free List）：虚拟机维护一个列表，记录那些内存可用，分配时从列表上找到足够大空间分配，并更新列表。java堆中内存不规整

分配方式 取决于 java堆是否规格 取决于 垃圾回收器是否带有空间压缩整理（Compact）的能力。
使用Serial、ParNew等带压缩整理过程的收集器时：指针碰撞
CMS这种基于清除（Sweep）算法的收集器时理论上：空闲列表
【注解】强调“理论上”是因为在CMS的实现里面，为了能在多数情况下分配得更快，设计了一个叫作Linear Allocation Buffer的分配缓冲区，通过空闲 列表拿到一大块分配缓冲区之后，在它里面仍然可以使用指针碰撞方式
来分配。

指针并发问题：
      1.CAS
      2.每个线程在堆中预设自有内存，称为本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer，TLAB。本地缓冲区用完了，分配新的缓存区时需要同步锁定。

初始化为零值

虚拟机将分配到的内存空间（但不包括对象头）都初始化为零值，如果使用了TLAB的话，这一项工作也可以提前至TLAB分配时顺便进行。
【个解】零值 — 默认值

对象头设置

【个解】此部分原文说稍后再聊

截止目前从一个虚拟机的角度来说，一个对象已经产生了。对于new指令也结束了。但是对于java程序员，这时候的对象还少一步构造器。

invokespecial指令

执行()，初始化构造器。
【个解】具体的指令作用书中后面有介绍
invokespecial指令：用于调用一些需要特殊处理的实例方法，包括实例初始化方法、私有方法和父类方法。

2.3.2 对象的内存布局

HotSpot虚拟机，对象在堆中划分为三个部分：
                        对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。

对象头

对象头两类信息。对象头里的信息是与对象自身定义的数据无关的额外存储成本。

第一类 Mark Word：存储对象自身的运行时数据。例如：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、偏向时间戳等。32个比特和64个比特，是动态的数据结构。
【个解】动态的数据结构是指：根据不同的状态复用自己的存储空间。这里借用寒食大老哥的 由浅入深java并发 的一张图

这里额外提一嘴，原文中有个Bitmap，百度后发现好想法。假如存入不重复的n个值，怎样节省空间？他的思想是：索引当值，把 字节 当做数组，一个 字节 有 8位，位上是0表示不存在，1则存在，位所在的索引则为它的值。

另一类 类型指针：对象指向类型元数据的指针，但并不是所有虚拟机都会有。
如果是数组对象，还会有一块表示数组长度的地方。

实例数据

实例数据：对象真正存储的数据，即为的字段内存，无论是父类，子类。字段存储顺序会根据类型会有影响，HotSpot虚拟机默认的分配顺序为longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops（Ordinary Object Pointers，OOPs）相同宽度放到一起，但父类变量出现在子类之前，但子类较窄变量也可插入父类间隙之中，也便节省空间。

对齐填充

HotSpot虚拟机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，对象头部分正好是8字节的倍数（1倍或者2倍），因此，对齐填充，填充 实例数据 部分。

2.3.3 对象访问定位

在使用对象时，会通过栈上的reference数据访问到堆上的具体对象。在《Java虚拟机规
范》中规定指向对象，并没有具体规定怎么定位，访问堆中对象的具体位置。主流访问方式有两种：句柄和直接指针
【个解】reference（引用地址）指向堆

句柄

reference -> 句柄 -> 对象数据或类数据

优点：堆内对象地址移动时，只改变句柄中对象地址，不会改动栈。
缺点：访问对象需要两次指向操作。

直接指针

reference -> 对象数据
reference -> 对象数据 -> 类数据

优点：访问对象一次就可
缺点：对象移动同步修改栈指向

HotSpot采用 直接指针

总结

在思考要不要去除，原文总结 和 个人理解部分。当时怎么考虑是因为，不想像别的读书笔记一样是总结，这样别人看，区分不开书中和自己的部分，要是自己理解有误就是罪过大了。笔记的目的，一是加深自己理解，二是此书确实属于不太好读的一类，能让看不下去的人和让不太喜欢看书的人，直接看博客就行。