【Java虛擬機器】3、虛擬機器物件
--------------------------------【Java虛擬機器】系列--------------------------------
1、Java技術體系
2、Java記憶體區域
3、虛擬機器物件
4、OutOfMemoryError異常
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Part II: 自動記憶體管理機制
第2章 Java記憶體區域與記憶體溢位異常
HotSpot虛擬機器物件探祕
更進一步瞭解虛擬機器記憶體中資料的其他細節，譬如它們是如何建立、如何佈局以及如何訪問的。實用優先，以常用的虛擬機器HotSpot和常用的記憶體區域Java堆為例，深入探討HotSpot虛擬機器在Java堆中物件分配、佈局和訪問的全過程。
物件的建立
當虛擬機器遇到一條含有new的指令時，會進行一系列物件建立的操作：
- 檢查該指令的引數是否能在常量池中定位到一個類的符號引用，並且檢查這個符號引用代表的類是否已被載入、解析和初始化過；
- 若常量池中沒有這個類的符號引用，說明這個類還沒有被定義！丟擲ClassNotFoundException；
- 若常量池中有這個類的符號引用，則進行下一步工作；
- 虛擬機器為新生物件分配記憶體，物件所需記憶體大小在類載入完成後便完全確定，根據Java堆中的記憶體是否規整分兩種分配方式：
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指標碰撞（Bump the Pointer）：如果JVM的垃圾收集器採用複製演算法或標記-整理演算法，那麼堆中空閒記憶體是完整的區域，並且空閒記憶體和已使用記憶體之間有一個指標標記。那麼當為一個物件分配記憶體時，只需把那個指標向空閒空間那邊挪動一段與物件大小相等的距離。
- 空閒列表（Free List）： 如果JVM的垃圾收集器採用標記-清除演算法，那麼堆中空閒區域和已使用區域交錯，因此需要用一張“空閒列表”來記錄堆中哪些區域是空閒區域，從而在建立物件的時候根據這張“空閒列表”找到空閒區域，並分配記憶體。
綜上所述：JVM究竟採用哪種記憶體分配方法，取決於它使用了何種垃圾收集器。
- 另外一個需要考慮的併發下的執行緒安全問題，有兩種方案：
- 分配記憶體空間的動作進行同步處理—實際上虛擬機器採用CAS配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性；
- 為每個執行緒分配一小塊記憶體（稱為本地執行緒分配緩衝，TLAB），各個執行緒獨立分配，只有TLAB用完需要分配新的才需要同步鎖定，虛擬機器通過-XX:+/-UseTLAB引數來設定；
- 虛擬機器將分配到的記憶體空間都初始化為零值（不包括物件頭）；這保證了物件的例項欄位在Java程式碼中可以不賦初始值就直接使用，程式能訪問這些欄位的資料型別所對應的零值；
- 虛擬機器設定物件的物件頭資訊，包含物件是哪個類的例項，如何找到類的元資料資訊、物件的hash碼、物件的GC分代年齡等；
- 執行new指令後會接著執行 < init>方法，把物件按照程式設計師的意願進行初始化，這樣一個真正可用的物件才算完全產生出來；
總結過程：類載入→分配記憶體→初始化物件→設定物件
物件的記憶體佈局
物件在記憶體中儲存的佈局可以分為3塊區域：物件頭（Header）、例項資料（Instance Data）和對齊填充（Padding）。 -
- 物件頭
- 用於儲存物件本身的執行時資料，如雜湊碼（HashCode）、GC分代年齡、鎖狀態標誌、執行緒持有的鎖、偏向執行緒ID、偏向時間戳等；
- 型別指標，即物件指向它的類元資料的指標，虛擬機器通過這個指標來確定這個物件是哪個類的例項。此外，如果物件是一個數組，那麼物件頭中還要包含陣列長度。
- 例項資料
例項資料部分是物件真正儲存的有效資訊，也是在程式程式碼中所定義的各種型別的欄位內容，它的儲存順序會受到虛擬機器分配策略和欄位在Java原始碼中定義順序的影響； - 對齊填充
對齊填充並不是必然存在的，也沒有特殊含義，它僅僅起著佔位符的作用。
物件的訪問定位
物件訪問方式取決於虛擬機器實現而定，目前主流的訪問方式有使用控制代碼和直接指標兩種。
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控制代碼訪問方式
Java堆中將會劃分出一塊記憶體來作為控制代碼池，reference中儲存的就是物件的控制代碼地址，而控制代碼中包含了物件例項資料與型別資料各自的具體地址資訊；
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直接指標訪問方式
reference中儲存的直接就是物件地址；
兩種物件訪問方式的比較： -
控制代碼訪問的好處是reference中儲存的是穩定的控制代碼地址，在物件被移動時只會改變控制代碼中的例項資料指標，而reference本身不需要修改；
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使用直接指標的好處是速度更快，減少了時間開銷。Sun HotSpot使用的就是直接指標方式訪問的。
