• 對象的創(chuàng)建
  • 類加載
  • 分配內(nèi)存
    • 方式
    • 方案
  • 對象初始化
  • 對象頭（Object Header）設(shè)置
  • 創(chuàng)建完成
• 對象的內(nèi)存分布
  • 對象頭
  • 實例數(shù)據(jù)
  • 對齊填充
• 對象的訪問
  • 句柄
  • 直接指針訪問

對象的創(chuàng)建

類加載

虛擬機(jī)接受到new指令時，會查看該對象的類是否已經(jīng)加載，如果沒有則先執(zhí)行類加載步驟。類加載：加載、驗證、準(zhǔn)備、解析、初始化、使用和卸載

類加載步驟

分配內(nèi)存

方式

1. 指針碰撞（Bump the Pointer），假設(shè)Java堆中內(nèi)存是絕對規(guī)整的，分配過的內(nèi)存放在一邊，未分配的內(nèi)存放在另一邊，中間有個指針作為臨界點的指示器，分配內(nèi)存就是把指針向空閑空間那邊移動一段與對象大小相等的距離。
2. 空閑列表（Free List），當(dāng)Java堆中的內(nèi)存不規(guī)整時，分配過的內(nèi)存和未分配的內(nèi)存交錯，則需要維護(hù)一個列表來記錄未分配的空間，虛擬機(jī)就必須維護(hù)一個列表，記錄那些內(nèi)存塊是可用的，在分配內(nèi)存的時候從列表中找出一塊能夠容納新對象的空間劃分給對象實例，并更新該列表上的記錄即可。

方案

1. 同步分配空間方法，對分配內(nèi)存空間的動作進(jìn)行同步處理——實際上虛擬機(jī)采用CAS配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性
2. 本地線程分配緩沖（TLAB），把內(nèi)存分配的動作按照線程劃分在不同的空間之中進(jìn)行，即每個線程在Java堆中預(yù)先分配一小塊內(nèi)存，哪個線程要分配內(nèi)存，就在哪個線程的TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB時，才需要同步鎖定。

對象初始化

內(nèi)存分配完成后，虛擬機(jī)需要將分配到的內(nèi)存空間都初始化為零值（不包括對象頭）—保證了在使用實例對象時可以不賦初始值（final除外）

對象頭（Object Header）設(shè)置

需要在對象頭中設(shè)置：對象是哪個類的實例、如何才能找到類的元數(shù)據(jù)信息、對象的哈希碼、對象的GC分代年齡等信息。根據(jù)虛擬機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)的不同，比如是否啟用偏向鎖等，對象頭硅油不同的設(shè)置方式。

創(chuàng)建完成

經(jīng)過以上步驟，對于虛擬機(jī)來說：一個新的對象已經(jīng)產(chǎn)生了。對于程序員來說 ：對象創(chuàng)建才剛剛開始，執(zhí)行new指令后會接著執(zhí)行<init>方法，再按程序員的意思進(jìn)行初始化，這樣一個真正可用的對象才算完全產(chǎn)生出來。

對象的內(nèi)存分布

對象頭

1. 基本信息，對象頭的第一部分用來存儲對象自身的運(yùn)行數(shù)據(jù)：如哈希碼、GC分代年齡、鎖狀態(tài)標(biāo)志、線程持有鎖、偏向線程ID、偏向時間戳。這部分?jǐn)?shù)據(jù)的長度在32和64位的虛擬機(jī)中分別為32bit和64bit，官方稱為“Mark World”。但是對象存儲的數(shù)據(jù)比較多，一般都會大于32，64位Bitmap結(jié)構(gòu)所能記錄的長度，考慮到虛擬機(jī)的空間效率，Mark Word被設(shè)計成一個非固定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以便在極小的空間內(nèi)存儲盡量多的信息，它會根據(jù)對象的狀態(tài)復(fù)用自己的存儲空間 。

2. 類型指針，對象頭的另一部分是類型指針，即對象指向它的類元數(shù)據(jù)的指針，虛擬機(jī)通過這個指針來確定這個對象是哪個類的實例（并非所有的虛擬機(jī)實現(xiàn)都必須在對象中記錄這個指針）；如果對象是一個Java數(shù)組，那在對象頭中還必須有一塊用于記錄數(shù)組長度的數(shù)據(jù)，因為虛擬機(jī)可以通過普通Java對象的元數(shù)據(jù)信息確定Java對象的大小，但是從數(shù)組的元數(shù)據(jù)中卻無法確定數(shù)組的大小。

實例數(shù)據(jù)

實例數(shù)據(jù)是對象真正存儲的有效信息，也是在程序代碼中所定義的各種類型的字段內(nèi)容，無論是父類繼承下來的還是子類定義的都需要記錄下來。實例數(shù)據(jù)存儲順序：與虛擬機(jī)分配策略參數(shù)和字段在Java源碼中定義的順序有關(guān)。默認(rèn)分配策略：longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops（Ordinary Object Pointers），從分配策略中可以看出，相同寬度的字段總是被分配到一起。

對齊填充

該部分不是必然存在的，也沒有特別的含義，它僅僅起著占位符的作用。由于HotSpot VM的自動內(nèi)存管理系統(tǒng)要求對象起始地址必須是8字節(jié)的整數(shù)倍，換句話說，就是對象的大小必須是8字節(jié)的整數(shù)倍。而對象頭部分正好是8字節(jié)的倍數(shù)（1倍或者2倍），因此，當(dāng)對象實例數(shù)據(jù)部分沒有對齊時，就需要通過對齊填充來補(bǔ)全。

對象的訪問

句柄

如果使用句柄訪問的話，那么Java堆中將會劃分出一塊內(nèi)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(shù)據(jù)與類型數(shù)據(jù)各自的具體地址信息。使用句柄來訪問的最大好處就是reference中存儲的是穩(wěn)定的句柄地址，在對象被移動（垃圾收集時移動對象是非常普遍的行為）時只會改變句柄中的實例數(shù)據(jù)指針，而reference本身不需要修改。

句柄訪問

直接指針訪問

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(shù)據(jù)的相關(guān)信息，而reference中存儲的直接就是對象地址。使用直接指針訪問方式的最大好處就是速度更快，它節(jié)省了一次指針定位的時間開銷，由于對象的訪問在Java中非常頻繁，因此這類開銷積少成多后也是一項非常可觀的執(zhí)行成本。HotSpot使用的是直接指針這種方式訪問對象的。

直接指針訪問