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JVM（七）内存与垃圾回收|对象的实例化内存布局与访问定位+直接

2020-08-06  本文已影响0人  TiaNa_na

本文主要讲对象相关（对象实例化、内存布局、访问定位）和直接内存相关的内容。

目录
 1 对象的实例化内存布局与访问定位
  1.1 对象的实例化
   1.1.1 创建对象的方式
   1.1.2 创建对象的步骤
    1.1.2.1判断对象对应的类是否加载、链接、初始化
    1.1.2.2 为对象分配内存
    1.1.2.3 处理并发安全问题
    1.1.2.4 初始化分配到的空间
    1.1.2.5 设置对象的对象头
    1.1.2.6 执行init方法进行初始化
  1.2 对象的内存布局
  1.3 对象的访问定位
 2 直接内存

1 对象的实例化内存布局与访问定位

1.1 对象的实例化

1.1.1 创建对象的方式
对象实例化方式
1.1.2 创建对象的步骤
创建对象的步骤
1.1.2.1 判断对象对应的类是否加载、链接、初始化
1.1.2.2 为对象分配内存

说明：选择哪种分配方式由Java堆是否规整决定，而Java堆是否规整又由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。

1.1.2.3 处理并发安全问题

在分配内存空间时，要保证new对象时候的线程安全性：创建对象是非常频繁的操作，虚拟机需要解决并发问题。虚拟机采用 了两种方式解决并发问题：

CAS原理分析

1.1.2.4 初始化分配到的空间

内存分配结束，虚拟机将分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头）。这一步保证了对象的实例字段在Java代码中可以不用赋初始值就可以直接使用，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。

给对象的属性赋值的操作：
① 属性的默认初始化
② 显式初始化
③ 代码块中初始化
④ 构造器中初始化
①是在初始化分配到的空间这一步做的，而②③④是在执行init方法进行初始化做的

1.1.2.5 设置对象的对象头

将对象的所属类（即类的元数据信息）、对象的HashCode和对象的GC信息、锁信息等数据存储在对象的对象头中。这个过程的具体设置方式取决于JVM实现。

1.1.2.6 执行init方法进行初始化
/**
 * 测试对象实例化的过程 example01
 *  ① 加载类元信息 - ② 为对象分配内存 - ③ 处理并发问题  - ④ 属性的默认初始化（零值初始化）
 *  - ⑤ 设置对象头的信息 - ⑥ 属性的显式初始化、代码块中初始化、构造器中初始化
 *
 *
 *  给对象的属性赋值的操作：
 *  ① 属性的默认初始化 - ② 显式初始化 / ③ 代码块中初始化 - ④ 构造器中初始化
 */
public class Customer{
    int id = 1001;
    String name;
    Account acct;

    {
        name = "匿名客户";
    }
    public Customer(){
        acct = new Account();
    }
}
class Account{
}

1.2 对象的内存布局

对象内存布局

对齐填充：对齐填充是用于确保对象的内存的总长度为8字节的整数倍。
为什么要是确保是8字节的整数倍呢？
  因为hotspot要求对象起始地址为8字节的整数倍以便于自动内存管理，换句话说，对象的总长度要为8字节的整数倍才能保证如此。而又因为对象头正好是8字节（32位或64位）的整数倍，但是实例数据长度是任意的，因此需要对齐补充来确保整个对象总长度为8字节的整数倍
Java对象内存布局对齐填充等价形式推导

/**
 * example02
 */
public class CustomerTest {
    public static void main(String[] args) {
        Customer cust = new Customer();
    }
}
example01 & example02的图解

1.3 对象的访问定位

①JVM是如何通过栈帧中的对象引|用访问到其内部的对象实例的呢？
定位,通过栈上reference访问

对象的访问定位
②对象访问的主要方式有几种？

③对象访问两种方式的优点？

对象访问方式 优点
句柄访问 对象移动（垃圾收集对象移动很普遍）时改变句柄到对象实例的指针即可
直接指针 节省空间；效率快

2 直接内存(Direct Memory)

/**
 *  IO                  NIO (New IO / Non-Blocking IO)
 *  byte[] / char[]     Buffer
 *  Stream              Channel
 *
 * 查看直接内存的占用与释放 example03
 */
public class BufferTest {
    private static final int BUFFER = 1024 * 1024 * 1024;//1GB

    public static void main(String[] args){
        //直接分配本地内存空间
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(BUFFER);
        System.out.println("直接内存分配完毕，请求指示！");

        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        scanner.next();

        System.out.println("直接内存开始释放！");
        byteBuffer = null;
        System.gc();
        scanner.next();
    }
}

/**
 * 本地内存的OOM:  OutOfMemoryError: Direct buffer memory  example04
 */
public class BufferTest2 {
    private static final int BUFFER = 1024 * 1024 * 20;//20MB

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<ByteBuffer> list = new ArrayList<>();

        int count = 0;
        try {
            while(true){
                ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(BUFFER);
                list.add(byteBuffer);
                count++;
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        } finally {
            System.out.println(count);
        }
    }
}
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