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JVM(二)JVM 建立物件過程分析

在語言層面上,建立物件通常僅僅是一個new關鍵字而已,而在虛擬機器中,物件(文中討論的物件限於普通Java物件,不包括陣列和Class物件等)的建立又是怎樣一個過程呢?首先來看一下JVM建立物件時的流程圖:

Created with Raphaël 2.1.2開始JVM 執行 new 指令類已載入?為新生物件分配記憶體記憶體規整?指標碰撞併發處理:同步或TLAB將分配到的記憶體空間初始化為零值JVM 對物件進行設定結束空閒列表執行類載入過程yesnoyesno

接下來對上面的流程圖進行一個大概的說明。

一、類載入檢查

普通物件的建立過程:虛擬機器遇到一條new指令時,首先將去檢查這個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。如果沒有,那麼必須先執行相應的類載入過程。

二、分配記憶體

分配記憶體時主要注意兩個問題:1.如何分配空間。2.修改指標時如何實現執行緒安全。

2.1 分配記憶體

記憶體的分配存在兩種實現方式:

  • 指標碰撞:假設Java堆中記憶體是絕對規整的,所有用過的記憶體都放在一邊,空閒的記憶體放在另一邊,中間放著一個指標作為分界點的指示器,那所分配記憶體就僅僅是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,這種分配方式稱為“指標碰撞”(Bump the Pointer)。
  • 空閒列表:如果Java堆中的記憶體並不是規整的,已使用的記憶體和空閒的記憶體相互交錯,那就沒有辦法簡單地進行指標碰撞了,虛擬機器就必須維護一個列表,記錄上哪些記憶體塊是可用的,在分配的時候從列表中找到一塊足夠大的空間劃分給物件例項,並更新列表上的記錄,這種分配方式稱為“空閒列表”(Free List)。選擇哪種分配方
2.2 執行緒安全

保證修改指標時執行緒安全也存在兩種實現方式:

  • 同步處理:對分配記憶體的空間動作進行同步處理(採用CAS配上失敗重試的方式保證跟新操作的原子性);
  • 本地執行緒分配緩衝:把記憶體分配的動作按照執行緒劃分在不同的空間之中進行,即每個執行緒在Java堆中預先分配一小塊記憶體,叫本地執行緒分配緩衝(Thread Local Allocation Buffer,TLAB),哪個執行緒需要分配記憶體,就在那個執行緒的TLAB上分配,只有TLAB用完並分配新的TLAB時,才需要同步鎖定。

三、初始化和設定

記憶體分配完成後,虛擬機器將分配到的記憶體初始化為零值(除物件頭外),如果使用TLAB分配,也可提前值TLAB分配時進行。

接下來,虛擬機器要對物件進行必要的設定,例如這個物件是哪個類的例項、如何才能找到類的元資料資訊、物件的雜湊碼、物件的GC分代年齡等資訊。這些資訊存放在物件的物件頭(Object Header)之中。

在上面工作都完成之後,從虛擬機器的視角來看,一個新的物件已經產生了,但從Java程式的視角來看,,物件建立才剛剛開始——<init>方法還沒有執行,所有的欄位都還為零。所以,一般來說執行new指令之後會接著執行<init>方法,把物件按照程式設計師的意願進往初始化,這樣一個真正可用的物件才算完全產生出來。