《HotSpot实战》笔记2类与对象

1.对象表示机制

1.1OOP-Klass二分模型

       OOP：ordinary object pointer，或OOPS。即普通对象指针，用来描述对象实例信息。

       对于OOPS对象来说，主要职责在于表示对象的实例数据，没有必要持有任何虚函数；而在Java类的Klass对象中含有VTBL，那么，Klass就能够根据Java对象的实际类型进行C++的分发，这样一来，OOPS对象只需要通过响应的Klass便可以找到所有的虚函数。

      Klass：Java类的C++对等体，用来描述Java类。

      Klass向JVM提供两个功能：

• 实现语言层面的Java类。
• 实现Java对象的分发功能。
  

1.2Oops模块

       Oops模块可以分成两个相对独立的部分：OOP框架和Klass框架。

1.3OOP框架与对象访问机制

       在java应用程序运行过程中，每创建一个Java对象，在JVM内部也会相应地创建一个OOP对象来标示Java对象。OOPS类的共同基类型为oopDesc。在HotSpot中，根据JVM内部使用的对象业务类型，具有多种oopDesc子类，每种类型的OOP都代表一个在JVM内部使用的特定对象类型。下图描述了OOPS框架的类层次结构和在JVM内部有着不同的用途。

       在虚拟机内部，通过instanceOopDesc来表示一个Java对象。对象在内存中的布局可以分为连续的两部分：instanceOopDesc和实例数据。

       显然，OOPS对象在HotSpot部会被大量地创建和频繁地使用。因此HotSpot的设计者在对OOPS设计时尽可能地进行性能和内存优化，其中一项性能优化措施就是内联。下图概括了HotSpot对象访问机制的要点：在对象引用中存放的是指针对象(instanceOop)的指针，对象本身则持有指向类(instanceKlass)的指针。

       在Java程序在JVM中运行时，有new创建的Java对象，将会在堆中分配对象实例。对象实例处理实例数据本身外，JVM还会在实例数据前面加上一个对象头。Java程序中通过对象实例的引用，可以访问到JVM内部表示的该对象，即instanceOop。当需要访问该类时，如程序需要调用对象方法或访问类变量，则可以通过instanceOop持有的类元数据指针定位到位于方法区的instanceKlass对象来完成。

1.4Klass与instanceKlass

核心数据结构Klass:

       Klass数据结构定义了所有Klass类型共享的结构和行为：描述类型自身的布局，以及刻画出与其它类间的关系。

核心数据结构InstanceKlass:

       JVM在运行时，需要一种用来标示Java内部类型的机制。在HotSpot中的解决方案是：为每一个已加载的Java类创建一个InstanceKlass，用来在JVM层表示Java类。

2.类的状态转化

         在虚拟机规范中，对Class文件格式做了详细的规定(如下图所示)。

        常量池中持有Class文件中引用的所有字符串常量、类名、接口名、字段名、方法名和其它字符信息。

        字段表用来描述接口或类中的字段。字段包括类字段或实例字段。字段表需要描述字段的如下信息：作用域(public、private、protected); static; final; volatile; transient; 类型，基本类型、对象和数组; 名称。

        属性不仅在ClassFile结构中使用，在field_info、method_info中也能见到attribute_info[]。

2.1类的状态

       虚拟机规范规定，一个Java类，首先需要从Class文件中以字节流读取出来，然后依次经过加载、链接和初始化这些逻辑阶段，才会成为JVM能够识别的格式并成为可用状态。类的加载、链接和初始化过程如下图。

2.2加载

        加载的含义是从Class文件字节流中提取类型信息。HotSpot的Classfile模块为虚拟机提供加载功能。加载实现是基于虚拟机内部提供的一个类解析工具，叫做类解析器，类解析器利用ClassFileStream读取Class文件字节流。

2.3链接

3.创建对象

       字节码new表示创建对象，虚拟机遇到该指令时，从栈顶取得目标对象的在常量池中的索引，接着定位到目标对象的类型。接下来，虚拟机将根据该类的状态，采取相应地内存分配技术，在内存中分配实例空间，并完成实例数据和对象头的初始化。这样，一个对象就在JVM中创建好了。

       实例的创建过程，首先根据从类常量池中获取对象类型信息并验证类是否已被解析过，若确保该类已被加载和正确解析，使用快速分配技术为该类分配对象空间；若该类尚未解析过，则只能通过慢速分配方式分配实例对象。实例的创建过程如下图。

《HotSpot实战》系列笔记共计4篇：

1. 启动
   
2. 类与对象
   
3. 运行时数据区
   
4. 垃圾收集