HotSpot虚拟机对象的创建、存储和定位

对象的创建、存储和定位

1、对象的创建

Java是一门面向对象的编程语言，Java 程序运行过程中无时无刻都有对象被创建出来，在语言层面上，创建对象（例如克隆，反序列化）通常仅仅是一个new关键字而已，例如下面的语句。
Object obj = new Object();
其实在在虚拟机中，当遇到上述语句时，其执行过程大致要经历下面几个阶段。
1.1 类加载检查
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。

1.2 为新生对象分配内存
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。

1.3 初始化内存空间
内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头），这一步操作保证了对象的实例字段在Java代码中可以不赋初始值就直接使用，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。划分内存方法：“指针碰撞”，“空闲列表”。

1.4 对对象进行必要的设置
接下来，虚拟机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、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。根据虚拟机当前的运行状态的不同，如是否启用偏向锁等，对象头会有不同的设置方式。

2、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三块区域：对象头（Header）,实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。

2.1 对象头
对象头包括两部分信息，第一部分用于存储对象自身的运行时数据，如HashCode,GC 分代年龄，锁状态标志，线程持有的锁，偏向线程ID，偏向时间戳等。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。这部分数据的长度在32位和64位虚拟机（未开启压缩指针）中分别为32bit和64bit。

2.2 实例数据
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。

2.3 对齐填充
对齐填充不是必须的，也没有特别的含义，它仅仅起着占位符的作用。之所以会出现对齐填充，是由于HotSpot VM 的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，换句话说，就是对象的大小必须是8字节的整数倍。当对象实例数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来补全。

3、对象的访问定位

建立对象是为了使用对象。我们已经知道，对象的引用保存在Java 虚拟机栈中，而具体的对象实在堆中的。 由于reference类型在Java虚拟机规范里面只规定了一个指向对象的引用，并没有定义这个引用应该通过哪种方式去定位，以及访问到Java堆中的对象的具体位置，因此不同虚拟机实现的对象访问方式会有所不同，主流的访问方式有两种：使用句柄池和直接使用指针。

3.1 通过句柄池访问

3.2 通过直接指针访问

3.3 这两种对象的访问方式比较
句柄方式：使用句柄访问方式的最大好处就是reference中存放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，但是会多一次指针定位的开销；
直接指针方式：使用直接指针访问方式的最大好处是速度快，它节省了一次指针定位的时间开销。
目前Java默认使用的HotSpot虚拟机采用的便是第二种方式进行对象访问的。