JVM(八)：Java 對象模型

JVM(八)：Java 對象模型

本文將學習對象是如何建立的，對象的內存佈局，以及如何定位訪問一個對象。

對象建立

當虛擬機碰到一個new指令時，首先檢查指令參數可否在常量池中定位一個類的符號引用，而且檢查該符號引用對應的類是否已經被加載，解析和初始化。當一切都肯定完成後，JVM就會爲其分配內存(須要分配的內存大小在如今就已經肯定，在 下面 中詳細講述)。

對象的內存分配方式分爲如下兩種：

1. 指針碰撞，這種分配方式創建在堆內已用空間和剩餘空間是完整的，這樣的話，在二者之間放置一個指針做爲分界點的指示器便可，在分配空間時，只須要移到一下指針位置就行了。
2. 空閒列表，若是 JVM 內的空間不是規整的，那麼就只能採用此方案了。此時 JVM 會維護一個列表，記錄了哪些內存塊是可用的，在分配的時候劃一個大小足夠的區域給對象實例，並更新列表便可。

以上兩種方式採起哪一種，取決於 Java 堆是否工整，而堆是否工整又取決於垃圾回收算法是否具備整理功能。

對象模型

前面說到對象在建立時就已經肯定了內存大小，那麼 JVM 是怎麼肯定對象的大小呢？對象在內存中又是如何存儲的呢？

在 JVM 中 Java 的對象模型分爲如下3塊，對象頭，實例數據，對齊填充，下面就讓咱們來分別介紹一下。

對象頭

對象頭的數據包括兩部分。一部分是用於存儲自身運行時數據，這部分數據被官方稱爲「Mark World」。其中存儲數據包括Hashcode、GC 分代年齡、鎖狀態標誌、線程持有鎖、偏向線程ID、偏向時間戳等等。

對象頭的另一部分是 類型指針，即對象指向其類元數據的指針。經過這個指針，咱們就能夠知道該實例屬於哪一個類。

實例數據

實例數據就是對象真正存儲的有效信息，也就是代碼中定義的各類類型的字段內容，不管是父類的仍是子類的，都須要記錄下來。其存儲順序受到虛擬機分配策略和定義順序影響。

對齊填充

對象填充不是必要數據。在模型中只是起到佔位符的做用。由於 HotSpot 要求對象起始地址必須是8的整數倍，這樣在實例數據達不到要求的時候，就須要經過對齊填充來補齊。

對象訪問

對象訪問的方式是經過引用來定位、訪問。但 JVM 規範並無強制要求該經過何種方式使用引用，所以具體實現仍是要依賴與具體虛擬機類型。

不過目前的主流訪問方式就是如下兩種。

1. 使用引用。其在 Java 堆中會獨立建立一個句柄池，引用指向句柄，而句柄指向實例數據和類型數據。
   

使用這種方式來訪問的優勢是穩定，例如在 GC 後，實例數據須要移動，那麼只須要修改句柄池中的內容便可，reference 指向的是穩定的位置，缺點是這種方式須要二次定位，速度較慢。

1. 直接指針訪問，引用直接堆中對象地址，堆中保存了實例數據和類型數據指針，指針直接指向另外存儲的類型數據。
   

使用這種方式的優勢是訪問實例數據快，由於 reference 指向直接的對象，省去了一次內存定位開銷。但缺點就是不夠穩定，在對象移動後，reference 也須要修改值。

具體採用何種，不一樣的虛擬機有不一樣的實現，由於二者各有千秋，並無強烈的優缺點，所以不一樣狀況不一樣處理便可。

總結

在本文中介紹了對象的本質模型是什麼，以及對象是如何建立和訪問使用的，與上文的 JVM 內存模型結合來看，可讓咱們瞭解內存泄露產生的緣由，有助於高效地理解使用 Java 的自動內存管理機制。

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本系列文章主要借鑑自《深刻分析 Java Web 技術內幕》和《深刻理解 Java 虛擬機-JVM 高級特性與最佳實踐》。 ​