如何理解Java 虛擬機中HotSpot 虛擬機對象

今天就跟大家聊聊有關如何理解Java 虛擬機中HotSpot 虛擬機對象，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結了以下內容，希望大家根據這篇文章可以有所收獲。

一、對象的創建

對象的創建步驟：

1. 類加載檢查

虛擬機遇到一條 new 指令時，首先將去檢查這個指令的參數是否能在常量池中定位到這個類的符號引用， 并且檢查這個符號引用代表的類是否已被加載過、解析和初始化過。 如果沒有，那必須先執行相應的類加載過程。

2. 分配內存

在類加載檢查通過后，接下來虛擬機將為新生對象分配內存。 對象所需的內存大小在類加載完成后便可確定，為對象分配空間的任務等同于把一塊確定大小的內存從 Java 堆中劃分出來。分配【關鍵詞違禁，此句忽視】方式有 “指針碰撞” 和 “空閑列表” 兩種，選擇那種分配【關鍵詞違禁，此句忽視】方式由 Java 堆是否規整決定， 而Java堆是否規整又由所采用的垃圾收集器是否帶有壓縮整理功能決定。

①. 內存分配的兩種方式

②. 內存分配并發問題

在創建對象的時候有一個很重要的問題，就是線程安全，因為在實際開發過程中，創建對象是很頻繁的事情， 作為虛擬機來說，必須要保證線程是安全的，通常來講，虛擬機采用兩種方式來保證線程安全：

• CAS+失敗重試： CAS 是樂觀鎖的一種實現方式。所謂樂觀鎖就是，每次不加鎖而是假設沒有沖突而去完成某項操作，如果因為沖突失敗就重試，直到成功為止。虛擬機采用CAS配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性。

• TLAB: 每一個線程預先在Java堆中分配一塊內存，稱為本地線程分配緩沖(Thread Local Allocation Buffer,TLAB)。哪個線程要分配內存，就在哪個線程的TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB時，才采用上述的CAS進行內存分配。

3. 初始化零值

內存分配完成后，虛擬機需要將分配到的內存空間都初始化為零值（不包括對象頭），這一步操作保證了對象的實例字段在 Java 代碼中可以不賦初始值就直接使用，程序能訪問到這些字段的數據類型所對應的零值。

4. 設置對象頭

初始化零值完成之后，虛擬機要對對象進行必要的設置，例如這個對象是那個類的實例、如何才能找到類的元數據信息、對象的哈希嗎、對象的 GC 分代年齡等信息。 這些信息存放在對象頭中。 另外，根據虛擬機當前運行狀態的不同，如是否啟用偏向鎖等，對象頭會有不同的設置方式。

5. 執行init方法

在上面工作都完成之后，從虛擬機的視角來看，一個新的對象已經產生了， 但從 Java 程序的視角來看，對象創建才剛開始，方法還沒有執行，所有的字段都還為零。 所以一般來說，執行 new 指令之后會接著執行方法， 把對象按照程序員的意愿進行初始化，這樣一個真正可用的對象才算完全產生出來。

二、對象的內存布局

在 Hotspot 虛擬機中，對象在內存中的布局可以分為 3 塊區域：對象頭、實例數據、對齊填充。

1. 對象頭

Hotspot虛擬機的對象頭包括兩部分信息：

• 一部分用于存儲對象自身的運行時數據（哈希碼、GC分代年齡、鎖狀態標志等等），

• 另一部分是類型指針，即對象指向它的類元數據的指針，虛擬機通過這個指針來確定這個對象是哪個類的實例。

2. 實例數據

實例數據部分是對象真正存儲的有效信息，也是在程序中所定義的各種類型的字段內容。

3. 對齊填充

對齊填充部分不是必然存在的，也沒有什么特別的含義，僅僅起占位作用。 因為Hotspot虛擬機的自動內存管理系統要求對象起始地址必須是8字節的整數倍， 換句話說就是對象的大小必須是8字節的整數倍。而對象頭部分正好是8字節的倍數（1倍或2倍）， 因此，當對象實例數據部分沒有對齊時，就需要通過對齊填充來補全。

三、對象的訪問定位

建立對象就是為了使用對象，我們的Java程序通過棧上的 reference 數據來操作堆上的具體對象。 對象的訪問方式視虛擬機的實現而定，目前主流的訪問方式有兩種：使用句柄、直接指針。

1. 使用句柄

如果使用句柄的話，那么 Java 堆中將會劃分出一塊內存來作為句柄池，reference 中存儲的就是對象的句柄地址，而句柄中包含了對象實例數據與類型數據各自的具體地址信息 。

2. 直接指針

如果使用直接指針訪問，那么 Java 堆對象的布局中就必須考慮如何放置訪問類型數據的相關信息，而 reference 中存儲的直接就是對象的地址。

這兩種對象訪問方式各有優勢:

• 使用句柄來訪問的最大好處是 reference 中存儲的是穩定的句柄地址，在對象被移動時只會改變句柄中的實例數據指針，而reference本身不需要修改。

• 使用直接指針訪問方式最大的好處就是速度快，它節省了一次指針定位的時間開銷。

看完上述內容，你們對如何理解Java 虛擬機中HotSpot 虛擬機對象有進一步的了解嗎？如果還想了解更多知識或者相關內容，請關注億速云行業資訊頻道，感謝大家的支持。