Java对象在Java虚拟机中的引用访问方式

Java对象在Java虚拟机中的引用访问方式

        在前面两篇文章中了解到Java对象实例是如何在HotSpot虚拟机的Java堆中创建的，以及创建后的内存布局是怎样的。

        下面我们详细了解在Java堆中的Java对象是如何访问定位的：先来了解reference类型数据是什么，再来了解两种访问方式：使用句柄或者使用直接指针（HotSpot虚拟机使用了直接指针的方式访问对象）。

1、reference类型

       java程序通过reference类型数据操作堆上的具体对象；

（A）、JVM层面的引用

       reference类型是引用类型（Reference Types）的一种；

       JVM规范规定reference类型来表示对某个对象的引用，可以想象成类似于一个指向对象的指针；

       对象的操作、传递和检查都通过引用它的reference类型的数据进行操作；

（B）、Java语言层面的引用

（i）、JDK1.2前的引用定义

       如果reference类型的数据中存储的数值代表的是另外一块内存的起始地址，就称这块内存代表着一个引用；

       这种定义太过狭隘，无法描述更多信息；

（ii）、JDK1.2后，对引用概念进行了扩充，将引用分为：

（1）、强引用（Strong Reference）

       程序代码普遍存在的，类似"Object obj=new Object()"；

       只要强引用还存在，GC永远不会回收被引用的对象；

（2）、软引用（Soft Reference）

       用来描述还有用但并非必需的对象；

       直到内存空间不够时（抛出OutOfMemoryError之前），才会被垃圾回收；

       最常用于实现对内存敏感的缓存；

       SoftReference类实现；

（3）、弱引用（Weak Reference）

       用来描述非必需对象；

       只能生存到下一次垃圾回收之前，无论内存是否足够；

       WeakReference类实现；

（4）、虚引用（Phantom Reference）

       也称为幽灵引用或幻影引用；

       完全不会对其生存时间构成影响；

       唯一目的就是能在这个对象被回收时收到一个系统通知；

       PhantomRenference类实现；                

       更多请参考JDK相关API说明；

       对于软引用，可以使用命令行选项"-XX：SoftRefLRUPolicyMSPerMB = <N>"来控制清除速率；

       更多请参考：http://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/gctuning/considerations.html#sthref65

2、对象访问方式

        虽然定义的reference类型数据来作为对象内存数据的引用，但JVM规范没有定义这个引用应该通过何种方式定位、访问堆上的对象，也没有不强制规定对象的内部结构应当如何表示；    

        这些都取决于JVM的实现，目前主流的对象访问方式有两种：

（A）、使用句柄

       Java堆划分一块内存作为句柄池，reference中存储就是对象的句柄地址；

        对象句柄包含两个地址：

       （1）、在堆中分配的对象实例数据的地址；

       （2）、这个对象类型数据地址；    

        如图所示：

        优点：对象移动时（垃圾回收时常见的动作），reference不需要修改，只改变句柄中实例数据指针；                

（B）、使用直接指针

       reference中存储就是在堆中分配的对象实例数据的地址；

       而对象实例数据中需要有这个对象类型数据的相关信息（前面文章讨论了HotSpot使用对象头来存储对象类型数据地址）；

        如图所示：

        优点：对象访问时节省了一次指针定位的时间开销，速度更快；

       由于对象访问非常频繁进行，所以能较好提升性能；

       HotSpot虚拟机使用了直接指针的方式访问对象；

 

        到这里，我们大体了解Java对象在HotSpot虚拟机中的访问定位方式， 判断对象是否存在引用是垃圾收集的首要问题，只有没有引用的对象才能被回收；后面我们将分别去了解：方法的调用与执行、JIT编译、以及JVM垃圾收集相关内容……

 

【参考资料】

1、《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》第二版 第2章

2、《The Java Virtual Machine Specification》Java SE 8 Edition：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/index.html

3、《Java Platform, Standard Edition HotSpot Virtual Machine Garbage Collection Tuning Guide》：http://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/gctuning/index.html

4、《Memory Management in the Java HotSpot™ Virtual Machine》：http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tech/memorymanagement-whitepaper-1-150020.pdf

5、HotSpot虚拟机参数官方说明：http://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/java.html

6、Java内存区域 JVM运行时数据区