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虚拟机:对象内存布局和访问(HotSpot)

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虚拟机:对象内存布局和访问(HotSpot)

后续我会陆陆续续更新虚拟机的源码,原理,和介绍。大家如果觉得对自己有用就点个关注吧。

声明

本文大部分内容摘自于《深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践(第3版)》 — 周志明
并加上一些我自己的理解,和查阅的资料

对象内存布局

 对象在HotSpot虚拟机里,对象在堆内存中的存储布局可以划分为三部分:对象头、实例数据、对其填充

对象头

 HotSpot虚拟机对象头部分又包括两类信息

  1. 用于存储对象自身的运行时数据,如哈希码、GC分代年龄、锁状态标识、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等。

记住!存储这部分信息的长度是固定的(根据不同位数的虚拟机中长度分别是32比特和64比特),并且官方称它为“Make Word”,又因为对象头里的信息是与对象自定义的数据无关的额外存储成本,并且对象需要存储的运行时数据很多(其实已经超出了这个长度),所以Mark Word被设计成了有着动态定义的数据结构。

  1. 对象头的另外一部分是类型指针,即对象指向它的类型元数据的指针,Java虚拟机通过这个指针来确定该对象是哪个类的实例。并不是所有虚拟机实现都必须在对象数据上保留类型指针。如果对象是一个Java数组,那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据,因为虚拟机可以通过普通Java对象的元数据信息确定Java对象的大小,但是如果数组的长度是不确定的,将无法通过元数据中的信息推断出数组的大小。

其实也可以保留句柄来确定堆里面的对象!这个下面会说。

问题!什么情况下数组的长度是不固定的?请举例说明谢谢!

实例数据

 这一部分就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字段内容,无论是从父类继承下来的,还是在子类中定的字段都必须记录起来。

这是原文内容了解一下:
 这部分的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源码中定义顺序的影响。HotSpot虚拟机默认的分配顺序为longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops(Ordinary Object Pointers,OOPs),从以上默认的分配策略中可以看到,相同宽度的字段总是被分配到一起存放,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HotSpot虚拟机的+XX:CompactFields参数值为true(默认就为true),那子类之中较窄的变量也允许插入父类变量的空隙之中,以节省出一点点空间。

对其填充

 这部分内容是非必要的,由于HotSpot虚拟机的内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的倍,所以这里面要注意两点。

  1. 对象头被精心设计了,所以他一定是8的整数倍。
  2. 实例数据部分如果不够8的整数倍就进行对其填充。
对象的访问定位

 大家都知道,如果在程序中定义一个对象Object obj = new Object()这里面的obj只是一个引用——reference类型(也可以叫指针),由于在《Java虚拟机规范》里面只规定了它是一个指向对象的引用,并没有定义这个引用应该通过什么方式去定位,所以主流的访问方式有两种:句柄、直接指针两种。

  1. 如果使用句柄的话,Java堆中将可能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具体的地址信息。
  2. 如果使用直接指针访问的话,Java堆中对象的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,如果只是访问对象本事的话,就不需要多一次间接访问的开销。

 直接指针会更快,HotSpot主要使用直接指针去调用对象。但不是说句柄方式就不常用。

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