Java虚拟机专题对象内存定位

一  对象在内存中的布局

1.1对象的创建过程

对象的创建过程可以如下图所示：

1.2 什么是符号引用和直接引用，为什么需要在常量池定位到符号的引号？

在类的解析阶段，把虚拟机常量池内的符号引号替换为直接引用。

1.2.1 符号引用(SymbolicReferences)

就是用一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任何形式的，只要使用时能够定位到目标即可。

我们知道Java类编译成class文件，编译的时候，该类并不知道其所引用类的实际内存地址，因此只能使用符号引用来代替。

 

1.2.2 直接引用

直接饮用就是直接指向目标的指针，比如指向对象，或者类方法，类变量的指针，亦或者指向实例变量和实例方法的指针

 

二 对象内存分配方式

2.1 指针碰撞

指针碰撞就是指需要分配内存的时候，只需要将指针向空闲区域移动即可。所以堆内存空间空闲内存需要十分规整才可以。

 

2.2 空闲列表

很多时候，正在使用的内存和未被使用的内存十分不规整，分布很零散。虚拟机维护了一个空闲列表，记录哪些内存块可用，每次要分配内存时候就去空闲啊列表查询，找到一个足够的内存块去分配。

我们比较这两者分配方式，很明显指针碰撞的分配效率高于空闲列表，但是前提是空闲内存规整。如果不规整的话，空闲列表是比较适合的，比指针碰撞节约内存。

 

三 内存分配线程安全问题

假设我们线程A请求分配内存，虚拟机从空闲列表查询取出了一块内存，分配给线程A的对象，这时候还没来得及更新空闲列表，线程B也请求分配内存，也把这块内存分配给了线程B,这就存在内存分配线程安全问题。

怎么解决呢？

第一种方式：加锁(影响性能)

第二种方式：TLAB (ThreadLocal Allocate Buffer)本地线程分配缓冲区

 

四 对象结构

# Header: 主要包括自身运行时数据；类型指针

# InstanceData

# Padding

4.1 对象头(header)

对象头用于存储一些元数据，比如自身运行时数据和类型指针。

自身运行时数据(Mark Word)

# 哈希值

# GC分代年龄

# 锁状态标志

# 线程持有的锁

# 偏向线程ID和时间戳

它占用内存大小和操作系统有关，如果是32位的操作系统，那么它就是32位；如果是64位的操作系统，那么他就是64位。如果数据远远大于32位，是如何进行存储的呢?

类型指针

指向对象指向其类的元数据的指针，虚拟机通过指针来确定对象是哪一个类的实例。

 

4.2 实例数据(InstanceData)

4.3 对齐填充(Padding)

为什么需要填充？

对齐填充并不是必然的，也没什么特殊的含义，仅仅起着占位符的作用。HotSpot虚拟机内存管理规定对象起始地址必须是8字节的整数倍，比如header部分正好都是8的整数倍，如果实例数据部分大小不够8的整数倍，即没有对齐，就需要使用Padding填充

 

五 对象的访问定位

栈中的reference引用指向堆内存的地址并不一定就是对象本身。

5.1 使用句柄

并不是直接指向，而是指向堆中一块区域，叫做句柄池。句柄池里保存了实例对象的地址。

优点：栈中reference的引用地址不需要改变，改变的只是句柄池的对象实例地址

5.2 直接指针

直接指向堆中对象内存区域，HotSpot就是使用这种