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Java虚拟机中,对象如何分配内存?-以HotSpot虚拟机为例

duckflew
发布于 2022-07-18 / 106 阅读
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Java虚拟机中,对象如何分配内存?-以HotSpot虚拟机为例

首先创建对象可以通过如下的方法

  • new
  • clone
  • 反序列化

对于普通Java对象的创建,要经过以下几个过程

检查类型

当Java虚拟机遇到一条字节码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

内存分配

在类型检查通过以后,创建对象所需要的内存大小也可以确定了,下面要做的就是把同等大小的一块内存从Java堆中划分出来,这里有两种划分方法,指针碰撞空闲列表

  • 假设Java堆中内存是绝对规整的,所有被使用过的内存都被放在一 边,空闲的内存被放在另一边,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 个指针向空闲空间方向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)
  • 但如果Java堆中的内存并不是规整的,已被使用的内存和空闲的内存相互交错在一起,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空间压缩整理(Compact)的能力决定。因此,当使用Serial、ParNew等带压缩 整理过程的收集器时,系统采用的分配算法是指针碰撞,既简单又高效;而当使用CMS这种基于清除 (Sweep)算法的收集器时,理论上就只能采用较为复杂的空闲列表来分配内存。

可能存在的问题

对象创建在虚拟机中是非常频繁的行 为,即使仅仅修改一个指针所指向的位置,在并发情况下也并不是线程安全的,可能出现正在给对象 A分配内存,指针还没来得及修改,对象B又同时使用了原来的指针来分配内存的情况。

解决这个问题有两种方案

  • 对分配内存的动作做同步处理:CAS操作
  • 本地线程分配缓冲-TLAB ,就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,哪个线程要分配内存,就在哪个线程的本地缓冲区中分配,只有本地缓冲区用完 了,分配新的缓存区时才需要同步锁定。
初始化

内存分配完成之后,虚拟机需要把分配到的内存空间(不包括对象头)全部初始化为零值,如果使用了本地线程分配缓冲的话,这个工作也可以在TLAB时顺便进行,这一步保证了java对象创建了就可以直接使用,使程序可以访问到这些字段对应的数据类型的对应零值

对象属性设置

接下来,Java虚拟机还要对对象进行必要的设置,例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到 类的元数据信息、对象的哈希码(实际上对象的哈希码会延后到真正调用Object::hashCode()方法时才 计算)、对象的GC分代年龄等信息。这些信息存放在对象的对象头(Object Header)之中。根据虚拟 机当前运行状态的不同,如是否启用偏向锁等,对象头会有不同的设置方式。

在以上的工作都完成之后,从虚拟机的角度来说,一个新的对象已经产生了。但是从Java程序的角度来说,对象的创建才刚刚开始------构造函数

即Class文件中的()方法还没有执行,所有的字段都 为默认的零值,对象需要的其他资源和状态信息也还没有按照预定的意图构造好。


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