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wnqc 2021-08-18 16:35 原文

HotSpot对象的创建

Java虚拟机遇到一条字节码new 指令时,首先区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,并检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。如果没有,那么先执行相应的类加载过程。

类的内存分配方式有两种

    • 指针碰撞(Bump The Pointer),假设Java堆中内存是绝对规整的,所分配内存就仅仅是把那个指针向空闲方向挪动一段与对象大小相等的距离。
    • 空闲列表(Free List),虚拟机维护一张列表,记录上哪些内存块是可用的。

那么怎么选择分配方式呢,其实就是由Java堆是否规整决定的(指针碰撞效率高,但是也说了它的前提条件了)。

那么如何导致Java堆是否规整的呢?,是由所采用的垃圾收集器是否带有空间压缩整理(Compact)的能力决定的。

因此,当使用Serial、ParNew等带着压缩整理过程的收集器时,系统采用的分配算法是指针碰撞,既简单又高效;而当使用CMS这种基于清除(Sweep)算法的收集器时,理论上就只能采用较为复杂的空闲列表来分配内存。

对象创建在虚拟机中是非常频繁的行为,即使仅仅修改一个指针所指向的位置,在并发情况下也并不是线程安全的。

有两种可选方案:

一种是对分配内存空间的动作进行同步处理——实际上虚拟机采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性;

另一种是把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行,即每个线程在Java堆中预先分配一小块内存,称为本地线程分配缓冲(Thread Local Allocation Buffer,TLAB),那个线程要分配内存,就在那个线程的本地缓冲区中分配,只有本地缓冲区用完了,分配新的缓存区时才需要同步锁定。虚拟机是否使用TLAB,可以通过 -XX:+/-UseTLAB 参数来设定。

 

对象内存布局

在堆内存中的存储布局可以分为三个部分:对象头(Header),实例数据(Instance Data)和对齐填充(Padding)。

第一类是用于存储对象自身的运行时数据,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

接下来实例数据部分是对象真正存储的有效信息,即我们在程序代码里面所定义的各种类型的字段内容,无论是从父类继承下来的,还是子类中定义的字段都必须记录下来,存储顺序会受到虚拟机分配策略参数(-XX:FieldsAllocationStyle)参数和字段在Java源码中定义的顺序影响。HotSpot默认分配顺序 longs/doubles, ints, shorts/chars, bytes/ booleans, oops (Ordinary Object Pointers, OOPs), 相同字段总是会被分配到一起存放,在满足这个前提条件下,父类中定义的变量会出现在子类之前。如果HotSpot 虚拟机的 +XX:CompactFields参数值为true(默认为true),那子类之中较窄的变量也允许插入父类变量的空隙中,以节省一点点空间。

对象的第三个部分就是对齐。由于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,换句话说就是任何对象的大小都必须是8字节的整数倍,。对象头已经被设计成为 8 字节的整数倍,如果对象实例数据部分没有对齐的话,就需要通过对齐填充来补全。

 

对象的访问定位

主流的访问方式主要有使用句炳和直接指针两种:

    • 使用句柄访问的话,Java堆中将可能会划分一块内存来作为句柄池,reference 中存储的就是对象的句柄地址,而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自具体的地址信息
    • 如果使用直接指针访问的话,Java堆中对象内存布局就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息,reference 中存储的直接就是对象地址。

各有优势,目前HotSpot使用的是第二种。

 

 

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