前言
- 了解
Java
对象从被创建、存储 & 怎么被使用的整个过程十分重要 - 对应过程则是:对象创建、对象内存布局、对象访问定位的三个过程。
- 本文将本文我对
Java
对象创建、对象内存布局、对象访问定位的三个过程 进行了详细介绍,希望你们会喜欢
目录
1. 对象创建
- 在开发使用时,创建
Java
对象仅仅只是是通过关键字new
:
A a = new A();
- 可是
Java
对象在虚拟机中创建则是相对复杂。今天,我将详解Java
对象在虚拟机中的创建过程
1.1 创建过程
当遇到关键字new
指令时,Java对象创建过程便开始,整个过程如下:
下面我将对每个步骤进行讲解。
1.2 过程步骤
步骤1:类加载检查
- 检查 该
new
指令的参数 是否能在 常量池中 定位到一个类的符号引用 - 检查 该类符号引用 代表的类是否已被加载、解析和初始化过
关于类加载请看文章:JVM)Java虚拟机:类加载的5个过程
步骤2:为对象分配内存
- 虚拟机将为对象分配内存,即把一块确定大小的内存从
Java
堆中划分出来
- 关于分配内存,此处主要讲解内存分配方式
- 内存分配 根据 Java堆内存是否绝对规整 分为两种方式:指针碰撞 & 空闲列表
方式1:指针碰撞
- 假设Java堆内存绝对规整,内存分配将采用指针碰撞
- 分配形式:已使用内存在一边,未使用内存在另一边,中间放一个作为分界点的指示器
- 那么,分配对象内存 = 把指针向 未使用内存 移动一段 与对象大小相等的距离
方式2:空闲列表
- 假设Java堆内存不规整,内存分配将采用 空闲列表
- 分配形式:虚拟机维护着一个 记录可用内存块 的列表,在分配时从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例,并更新列表上的记录
额外知识
- 分配方式的选择 取决于
Java
堆内存是否规整; - 而
Java
堆是否规整 由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。因此:- 使用带
Compact
过程的垃圾收集器时,采用指针碰撞;
- 使用带
- 使用基于
Mark_sweep
算法的垃圾收集器时,采用空闲列表。
特别注意
- 对象创建在虚拟机中是非常频繁的操作,即使仅仅修改一个指针所指向的位置,在并发情况下也会引起线程不安全
所以,给对象分配内存会存在线程不安全的问题。
解决 线程不安全 有两种方案:
- 同步处理分配内存空间的行为
- 把内存分配行为 按照线程 划分在不同的内存空间进行
步骤3: 将内存空间初始化为零值
内存分配完成后,虚拟机需要将分配到的内存空间初始化为零(不包括对象头)
步骤4: 对对象进行必要的设置
这些信息存放在对象的对象头中。
- 至此,从
Java
虚拟机的角度来看,一个新的Java
对象创建完毕 - 但从
Java
程序开发来说,对象创建才刚开始,需要进行一些初始化操作。
1.3 总结
下面用一张图总结 Java
对象创建的过程
2. 对象的内存布局
- 问题:在
Java
对象创建后,到底是如何被存储在Java内存里的呢? - 答:在
Java
虚拟机(HotSpot
)中,对象在Java
内存中的 存储布局 可分为三块:- 对象头 存储区域
- 实例数据 存储区域
- 对齐填充 存储区域
下面我会详细说明每一块区域。
2.1 对象头 区域
此处存储的信息包括两部分:
- 对象自身的运行时数据(
Mark Word
)
- 对象类型指针
特别注意
如果对象 是 数组,那么在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据
2.2 实例数据 区域
- 存储的信息:对象真正有效的信息
- 注:这部分数据的存储顺序会受到虚拟机分配参数(FieldAllocationStyle)和字段在Java源码中定义顺序的影响。
// HotSpot虚拟机默认的分配策略如下:
longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oop(Ordinary Object Pointers)
// 从分配策略中可以看出,相同宽度的字段总是被分配到一起
// 在满足这个前提的条件下,父类中定义的变量会出现在子类之前
CompactFields = true;
// 如果 CompactFields 参数值为true,那么子类之中较窄的变量也可能会插入到父类变量的空隙之中。
2.3 对齐填充 区域
- 存储的信息:占位符
- 因为对象的大小必须是8字节的整数倍
- 而因HotSpot VM的要求对象起始地址必须是8字节的整数倍,且对象头部分正好是8字节的倍数。
- 因此,当对象实例数据部分没有对齐时(即对象的大小不是8字节的整数倍),就需要通过对齐填充来补全。
2.4 总结
3. 对象的访问定位
- 问:建立对象后,该如何访问对象呢?
- 答:
Java
程序 通过 栈上的引用类型数据(reference
) 来访问Java
堆上的对象
由于引用类型数据(reference
)在 Java
虚拟机中只规定了一个指向对象的引用,但没定义该引用应该通过何种方式去定位、访问堆中的对象的具体位置
所以对象访问方式取决于虚拟机实现。目前主流的对象访问方式有两种:
- 句柄 访问
- 直接指针 访问
具体请看如下介绍:
4. 总结
- 本文我对
Java
对象创建、对象内存布局、对象访问定位的三个过程 进行了详细介绍 - 接下来我会对Java虚拟机(JVM)进行详细的分析,欢迎关注Carson_Ho的简书,不定期分享关于安卓开发的干货,追求短、平、快,但却不缺深度。