[Java知识库]Java虚拟机之HotSpot虚拟机

一、HotSpot虚拟机

二、对象的创建

Java对象的创建可以分为五个步骤:

1. 检查类加载
2. 分配内存
3. 初始化零值
4. 设置对象头
5. 执行实例构造器

下面我将介绍这五个部分的内容：
1、类加载检查
HotSpot虚拟机遇到一条new指令，会先检查能否在常量池中定位到这个类的符号引用，检查这个类是否类加载过，按照下面情况进行处理：

1. 没有类加载过就去类加载
2. 类加载过就进行下一步分配内存

2、分配内存
虚拟机在堆上为新对象分配内存,有两种内存分配的方式:

1. 指针碰撞
2. 空闲列表

1）指针碰撞

1. 使用场景: 堆内存规整整齐
2. 过程:使用过的空间放在一边,空闲的空间放在另一边,中间有一个指针作为分界点指示器,把新生对象放在使用过空间的那一边,中间指针向空闲空间那边挪动一个新生对象的内存大小的距离即可
3. 特点:简单,高效，因为要堆内存规整整齐,所以垃圾收集器应该要有压缩整理的能力

2） 空闲列表

1. 使用场景: 已使用空间和空闲空间交错在一起

2. 过程: 虚拟机维护一个列表,列表中记录了哪些内存空间可用,分配时找一块足够大的内存空间划分给新生对象,然后更新列表

3. 特点: 比指针碰撞复杂, 但是对垃圾收集器可以不用压缩整理的能力

3、初始化零值
分配内存完成后,虚拟机将分配的内存空间初始化为零值(不包括对象头) ，这样保证了对象的成员字段(成员变量)在Java代码中不赋初始值就可以使用。

4、设置对象头
把一些信息(这个对象属于哪个类? 对象哈希码,对象GC分代年龄)存放在对象头中 (后面详细说明对象头)

5、执行init方法
一般的初始化方法就是实例变量赋值 、实例代码块和实例构造器三个部分组成，其一般公式如下：
init方法 = 实例变量赋值 + 实例代码块 + 实例构造器

对象的内存布局

三、对象内存信息

对象在堆中的内存布局可以分为三个部分组成：

1. 对象头
2. 实例数据
3. 对齐填充

1、对象头包括两类信息(8Byte + 4Byte)
4. Mark Word：用于存储该对象自身运行时数据(该对象的哈希码信息,GC信息:分代年龄,锁信息:状态标志等)
5. 类型指针(对象指向它类型元数据的指针)：HotSpot通过类型指针确定该对象是哪个类的实例 (如果该对象是数组,对象头中还必须记录数组的长度) 类型指针默认是压缩指针,内存超过32G时为了寻址就不能采用压缩指针了

2、实例数据是对象真正存储的有效信息

1. 记录从父类中继承的字段和该类中定义的字段

2. 父类的字段会出现在子类字段之前,默认子类较小的字段可以插入父类字段间的空隙以此来节约空间(+XX:CompactFields)

3、对齐填充

HotSpot要求对象起始地址必须是8字节整倍数 。因此，任何对象的大小都必须是8字节的整倍，如果对象实例数据部分未到达8字节就会通过对齐填充进行补全

四、对象头

分析对象占用对晒需要导入JOL依赖：

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.openjdk.jol/jol-core -->
        <dependency>
            <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
            <artifactId>jol-core</artifactId>
            <version>0.12</version>
        </dependency>

新建对象的各个占用情况如下：
1、mark word : 8 byte
2、类型指针: 4 byte
3、对齐填充 12->16 byte
JVM的结构图
下图为JVM的虚拟机的结构图

五、对象的访问定位

1、Java程序通过栈上的reference类型数据来操作堆上的对象，其访问方式如下：

1. 对象实例数据: 对象的有效信息字段等(就是上面说的数据）
2. 对象类型数据: 该对象所属类的类信息(存于方法区中)

2、句柄访问方式
在堆中开辟一块内存作为句柄池,栈中的reference数据存储的是该对象句柄池的地址，句柄中包含了对象实例数据和对象类型数据

1. 优点: 稳定,对象被移动时(压缩或复制算法),只需要改动该句柄的对象实例数据指针
2. 缺点: 多一次间接访问的开销

3、 直接指针访问

栈中的reference数据存储堆中该对象的地址(reference指向该对象),但是对象的内存布局需要保存对象类型数据，其优缺点如下：

1. 优点: 访问速度快
2. 缺点: 不稳定,对象被移动时(压缩或复制算法),需要改动指针