[Java知识库]jvm对象的创建和回收

????????1当Java虚拟机遇到new指令，检查这个指令的参数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，执行类加载过程（检验：是否可以在常量池中找到类型的符号引用？=>类的全限定名.如果没有执行类加载，双亲委派机制）

????????2在堆中为新生对象分配内存（堆内存是否规整由垃圾收集器有关，采用标记复制和标记整理则有压缩整理能力内存规整）

????????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”。

????????Java堆中的内存并不是规整的，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）

????????3同时解决线程并发问题：

????????一种是对分配内存空间的动作进行同步处理，实际上虚拟机是采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性。

????????另外一种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，称为本地线程分配缓冲（TLAB），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。虚拟机是否使用TLAB，可以通过-XX：+/-UseTLAB参数来设定。

????????4虚拟机必须将分配到的内存空间（但不包括对象头）都初始化为零值，如果使用了TLAB的话，这一项工作也可以提前至TLAB分配时顺便进行。这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，使程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。

????????5，Java虚拟机还要对对象进行必要的设置 (对象的内存布局):对象头（Header）、实例 数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。对象头是重点，存储两类信息：自身的运行时数据（包含数组长度-属性）、类型指针即对象指向它类型元数据的指针

????????????????对象头:

????????????????第一类是用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等称它为“Mark Word”(设计成一个有着动态定义的数据结构，以便在极小的空间内存储尽量多的数据，根据对象的状态复用自己的存储空间。)

????????????????另外一部分是类型指针，即对象指向它的类型元数据的指针，Java虚拟机通过这个指针

来确定该对象是哪个类的实例。并不是所有的虚拟机实现都必须在对象数据上保留类型指针，换句话说，查找对象的元数据信息并不一定要经过对象本身，如果对象是一个Java数组，那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据.

??????????? ? ? 实例数据部分:

????????????????是对象真正存储的有效信息，即我们在程序代码里面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字段都必须记录起来。这部分的存储顺序会

受到虚拟机分配策略参数（-XX：FieldsAllocationStyle参数）和字段在Java源码中定义顺序的影响。HotSpot虚拟机默认的分配顺序为longs/doubles、ints、shorts/charsbytes/booleansoops（Ordinary Object Pointers，OOPs），

????????????????对齐填充，这并不是必然存在的，起着占位符的作用。

????????6.执行<init>()方法，按照程序员的意愿对对象进行初始化，这样一个真正可用的对象才算完全被构造出来。（构造函数成功创建对象）

????????7对对象访问：

????????第一种：Java堆中将可能会划分出一块内存来作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自具体的地址信息

????????第二种：Java堆中对象的内存布局就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，reference中存储的直接就是对象地址，如果只是访问对象本身的话，就不需要多一次间接访问的开销

????????比较：使用句柄来访问的最大好处就是reference中存储的是稳定句柄地址，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本身不需要被修改。使用直接指针来访问最大的好处就是速度更快，它节省了一次指针定位的时间开销，由于对象访问在Java中非常频繁，因此这类开销积少成多也是一项极为可观的执行成本，就本书讨论的主要虚拟机HotSpot而言，它主要使用第二种方式进行对象访问

????????8判断一个对象是否死亡

?????????第一种：在对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加一；当引用失效时，计数器值就减一；任何时刻计数器为零的对象就是不可能再被使用。它的原理简单，判定效率也很高，在大多数情况下它都是一个不错的算法，大量处理才能解决额外情况才能正常使用。如解决对象之间相互循环引用的问

????????第二种：过可达性分析（Reachability Analysis）算法来判定对象是否存活的。这个算法的基本思路就是通过一系列称为“GC Roots”的根对象作为起始节点集，从这些节点开始，根据引用关系向下搜索，搜索过程所走过的路径称为“引用链”（Reference Chain），如果某个对象到GC Roots间没有任何引用链相连，或者用图论的话来说就是从GC Roots到这个对象不可达时，则证明此对象是不可能再被使用的。

????????????????固定可作为GC Roots的对象包括以下几种：

·????????????????在虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象，譬如各个线程被调用的方法堆栈中使用到的

????????????????参数、局部变量、临时变量等。

????????????????·在方法区中类静态属性引用的对象，譬如Java类的引用类型静态变量。

·????????????????在方法区中常量引用的对象，譬如字符串常量池（String Table）里的引用。

????????????????·在本地方法栈中JNI（即通常所说的Native方法）引用的对象。

????????????????·Java虚拟机内部的引用，如基本数据类型对应的Class对象，一些常驻的异常对象（比如

? ? ? ? ? ? ? ? ?NullPointExcepiton、OutOfMemoryError）等，还有系统类加载器。

·????????????????所有被同步锁（synchronized关键字）持有的对象。

????????????????·反映Java虚拟机内部情况的JMXBean、JVMTI中注册的回调、本地代码缓存等。

????????9补充：引用

????????强引用是最传统的“引用”的定义，是指在程序代码之中普遍存在的引用赋值，即类似“Object

obj=new Object()”这种引用关系。无论任何情况下，只要强引用关系还存在，垃圾收集器就永远不会回收掉被引用的对象。

????????·软引用是用来描述一些还有用，但非必须的对象。只被软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常前，会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收，如果这次回收还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。在JDK 1.2版之后提供了SoftReference类来实现软引用。

????????·弱引用也是用来描述那些非必须对象，但是它的强度比软引用更弱一些，被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生为止。当垃圾收集器开始工作，无论当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象。在JDK 1.2版之后提供了WeakReference类来实现弱引用。

????????·虚引用也称为“幽灵引用”或者“幻影引用”，它是最弱的一种引用关系。一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚引用来取得一个对象实例。为一个对象设置虚引用关联的唯一目的只是为了能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。在JDK 1.2版之后提供了PhantomReference类来实现虚引用。

????????10 对象挽救只能一次

????????确有必要执行finalize()方法，“执行”是指虚拟机会触发这个方法开始运行，但并不承诺一定会等待它运行结束。死循环或者执行缓慢还是要被删掉。finalize()方法都只会被系统自动调用一次，如果对象面临下一次回收，它的finalize()方法不会被再次执行。

????????11回收

????????方法区的垃圾收集主要回收两部分内容：废弃的常量和不再使用的类型。

????????判定一个类型是否属于“不再被使用的类”满足下面三个条件：

????????????????该类所有的实例都已经被回收，也就是Java堆中不存在该类及其任何派生子类的实例。

????????????????加载该类的类加载器已经被回收，这个条件除非是经过精心设计的可替换类加载器的场景，如OSGi、JSP的重加载等，否则通常是很难达成的。

????????????????该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

??????????关于是否要对类型进行回收，还要看HotSpot虚拟机提供参数进行控制，

??????????在大量使用反射、动态代理、CGLib等字节码框架，动态生成JSP以及OSGi这类频繁自定义类加载器的场景中，通常都需要Java虚拟机具备类型卸载的能力，以保证不会对方法区造成过大的内存压力。

????????分代收集理论：

????????????????????????具体放到现在的商用Java虚拟机里，设计者一般至少会把Java堆划分为新生代和老年代两个区域。跨代引用假说：跨代引用相对于同代引用来说仅占极少数。在新生代上建立一个全局的数据结构（该结构被称为“记忆集”），这个结构把老年代划分成若干小块，标识出老年代的哪一块内存会存在跨代引用。此后当发生Minor GC时，只有包含了跨代引用的小块内存里的对象才会被加入到GCRoots进行扫描。虽然这种方法需要在对象改变引用关系（如将自己或者某个属性赋值）时维护记录数据的正确性，会增加一些运行时的开销，但比起收集时扫描整个老年代来说仍然是划算

????????标记-复制：

????????????????用一半，留一半，清理时复制存活到未用的一半，清空另一半

????????????????内存规整，内存利用率低，STW

????????标记-整理：

????????????????移动存货到一边，边界线以外全部清除

????????????????内存规整；需要移动对象，STW，对象越多STW时间越长

????????标记-清除

????????????????标记所有需要清除的对象，统一回收；也可标记存活，清理未标记

????????????????效率不稳定；内存空间碎片化