2.3HotSpot虚拟机对象创建及内存分配

2.3.1　对象的创建

• new对象分配内存

虚拟机遇到一条new指令时，首先将去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，并且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，那必须先执行相应的类加载过程。

在类加载检查通过后，接下来虚拟机将为新生对象分配内存。对象所需内存的大小在类 加载完成后便可完全确定，为对象分配空间的任务等同于把 一块确定大小的内存从Java堆中划分出来。

1、假设Java堆中内存是绝对规整的，所有用过的内 存都放在一边，空闲的内存放在另一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，那所分配 内存就仅仅是把那个指针向空闲空间那边挪动一段与对象大小相等的距离，这种分配方式称 为“指针碰撞”（Bump the Pointer）。
2、如果Java堆中的内存并不是规整的，已使用的内存和空 闲的内存相互交错，那就没有办法简单地进行指针碰撞了，虚拟机就必须维护一个列表，记 录上哪些内存块是可用的，在分配的时候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，这种分配方式称为“空闲列表”（Free List）。

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。因此，在使用Serial、ParNew等带Compact过程的收集器时，系统采用的分配算法是指针 碰撞，而使用CMS这种基于Mark-Sweep算法的收集器时，通常采用空闲列表。

• 保证内存分配并发情况下同步

  • 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）。哪个线程要分配内 存，就在哪个线程的TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB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。

内存区域划分完成之后，初始化该块内存。
除了对象头，其他分配到的内存空间促使华为0
对象头保存：类的元数据信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息

2.3.3　对象的内存布局

在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：

• 对象头（Header）
  • 第一部分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
  • 另外一部分是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指 针来确定这个对象是哪个类的实例
• 实例数据（Instance Data）
  • 实例数据部分是对象真正存储的有效信息，也是在程序代码中所定义的各种类 型的字段内容。无论是从父类继承下来的，还是在子类中定义的，都需要记录起来。这部分的存储顺序会受到虚拟机分配策略参数（FieldsAllocationStyle）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为longs/doubles、ints、shorts/chars、 bytes/booleans、oops（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。在满足这个前提条件的情况下，在父类中定义的变量会出现在子类之前。如果CompactFields参数值为true（默认为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。
• 对齐填充（Padding）
  • 并不是必然存在的，也没有特别的含义，它仅仅起着占位符的作用

2.3.3　对象的访问定位

Java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的 具体对象
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，主流的访问方式有

• 使用句柄
  Java堆中将会划分出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的具体地址信息

  
  通过句柄访问对象

• 直接指针
  果使用直接指针访问，那么Java堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的 相关信息，而reference中存储的直接就是对象地址

通过直接指针访问对象

• 两种方式对比

使用句柄来访问的最大好处就是reference中存储的是稳 定的句柄地址，在对象被移动（垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为）时只会改变句柄中 的实例数据指针，而reference本身不需要修改。

使用直接指针访问方式的最大好处就是速度更快，它节省了一次指针定位的时间开销， 由于对象的访问在Java中非常频繁，因此这类开销积少成多后也是一项非常可观的执行成 本。就本书讨论的主要虚拟机Sun HotSpot而言，它是使用第二种方式进行对象访问的