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java 对象创建过程

分类: 文章 • 2024-05-11 17:44:04

对象创建过程

类加载检查 >> 类加载(未加载) >> 分配内存 >> 初始化 >> 设置对象头 >> 执行<init>方法

  • 类加载检查

虚拟机遇到一条new指令时，首先将去检查这个指令的参数是否能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，那必须先执行相应的类加载过程。

  • 分配内存

类加载完成之后就知道类对象所用内存大小，这个时候就可以对对方分配内存区域。
如何划分内存，划分过程中可能会出现并发问题如何解决？
划分内存的方法

  • 指针碰撞（默认使用，可以认为顺序的）
    假设java堆中内存是绝对规整的，所有用过的内存放一边，未使用过的放一边，中间有一个指针作为临界点，如果新创建了一个对象则是把指针往未分配的内存挪动与对象内存大小相同距离，这个称为指针碰撞。
  • 空闲列表（可以认为散列的）
    如果Java堆中的内存并不是规整的，已使用的内存和空 闲的内存相互交错，那就没有办法简单地进行指针碰撞了，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

解决并发问题的方法

  • CAS（compare and swap）
    虚拟机采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性来对分配内存空间的动作进行同步处理。
  • 本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer,TLAB）
    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。通过­XX:+/­ UseTLAB参数来设定虚拟机是否使用TLAB(JVM会默认开启­XX:+UseTLAB)，­XX:TLABSize 指定TLAB大小。
    TLAB是线程的一块私有内存，它是虚拟机在堆内存的eden划分出来的，如果设置了虚拟机参数 -XX:UseTLAB,在线程初始化时，同时也会申请一块指定大小的内存， 只给当前线程使用， 这样每个线程都单独拥有一个Buffer，如果需要分配内存，就在自己的Buffer上分配，这样就不存在竞争的情况，可以大大提升分配效率，当Buffer容量不够的时候，再重新从Eden区域申请一块继续使用。
  • 初始化

内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值(不包括对象头)， 如果使用TLAB，这一工作过程也
可以提前至TLAB分配时进行。这一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，程序能访问
到这些字段的数据类型所对应的零值。

  • 设置对象头

初始化零值之后，虚拟机要对对象进行必要的设置，例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对
象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息。这些信息存放在对象的对象头Object Header之中。
在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为3块区域:对象头(Header)、 实例数据(Instance Data)
和对齐填充(Padding)。 HotSpot虚拟机的对象头包括两部分信息，第一部分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。对象头的另外一部分
是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。

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  • 执行<init>方法

执行方法，即对象按照程序员的意愿进行初始化。对应到语言层面上讲，就是为属性赋值(注意，这与上面的赋
零值不同，这是由程序员赋的值)，和执行构造方法

什么是java对象的指针压缩?

  1. jdk1.6 update14开始，在64bit操作系统中，JVM支持指针压缩
  2. jvm配置参数:UseCompressedOops，compressed­­压缩、oop(ordinary object pointer)­­对象指针
  3. 启用指针压缩:­XX:+UseCompressedOops(默认开启)，禁止指针压缩:­XX:­UseCompressedOops

为什么要进行指针压缩?

  • 在64位平台的HotSpot中使用32位指针，内存使用会多出1.5倍左右，使用较大指针在主内存和缓存之间移动数据占用较大宽带，同时GC也会承受较大压力
  • 为了减少64位平台下内存的消耗，启用指针压缩功能
  • 在jvm中，32位地址最大支持4G内存(2的32次方)，可以通过对对象指针的压缩编码、解码方式进行优化，使得jvm 只用32位地址就可以支持更大的内存配置(小于等于32G)
  • 堆内存小于4G时，不需要启用指针压缩，jvm会直接去除高32位地址，即使用低虚拟地址空间
  • 堆内存大于32G时，压缩指针会失效，会强制使用64位(即8字节)来对java对象寻址，这就会出现1的问题，所以堆内存不要大于32G为好

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对象在Eden区分配

大多数情况下，对象在新生代中 Eden 区分配。当 Eden 区没有足够空间进行分配时，虚拟机将发起一次Minor GC。我
们来进行实际测试一下。

  • Minor GC/YoungGC:指发生新生代的的垃圾收集动作，Minor GC非常频繁，回收速度一般也比较快。
  • Major GC/Full GC:一般会回收老年代 ，年轻代，方法区的垃圾，Major GC的速度一般会比Minor GC的慢 10倍以上。

Eden与Survivor区默认8:1:1

大量的对象被分配在eden区，eden区满了后会触发minor gc，可能会有99%以上的对象成为垃圾被回收掉，剩余存活的对象会被挪到为空的那块survivor区，下一次eden区满了后又会触发minor gc，把eden区和survivor区垃圾对象回收，把剩余存活的对象一次性挪动到另外一块为空的survivor区，因为新生代的对象都是朝生夕死的，存活时间很短，所以JVM默认的8:1:1的比例是很合适的，让eden区尽量的大，survivor区够用即可， JVM默认有这个参数XX:+UseAdaptiveSizePolicy(默认开启)，会导致这个8:1:1比例自动变化，如果不想这个比例有变化可以设置参数-XX:-UseAdaptiveSizePolicy

大对象直接进入老年代

大对象就是需要大量连续内存空间的对象(比如:字符串、数组)。JVM参数 -XX:PretenureSizeThreshold 可以设置大对象的大小，如果对象超过设置大小会直接进入老年代，不会进入年轻代，这个参数只在 Serial 和ParNew两个收集器下有效。比如设置JVM参数:-XX:PretenureSizeThreshold=1000000 (单位是字节) -XX:+UseSerialGC,主要是为了避免为大对象分配内存时的复制操作而降低效率。

长期存活的对象将进入老年代

既然虚拟机采用了分代收集的思想来管理内存，那么内存回收时就必须能识别哪些对象应放在新生代，哪些对象应放在
老年代中。为了做到这一点，虚拟机给每个对象一个对象年龄(Age)计数器。 如果对象在 Eden 出生并经过第一次 Minor GC
后仍然能够存活，并且能被 Survivor 容纳的话，将被移动到 Survivor 空间中，并将对象年龄设为1。对象在 Survivor
中每熬过一次 MinorGC，年龄就增加1岁，当它的年龄增加到一定程度
(默认为15岁，CMS收集器默认6岁，不同的垃圾收集器会略微有点不同)，就会被晋升到老年代中。对象晋升到老年代 的年龄阈值，可以通过参数
来设置。

对象动态年龄判断

当前放对象的Survivor区域里(其中一块区域，放对象的那块s区)，一批对象的总大小大于这块Survivor区域内存大小的
50%(-XX:TargetSurvivorRatio可以指定)，那么此时大于等于这批对象年龄最大值的对象，就可以直接进入老年代了，
例如Survivor区域里现在有一批对象，年龄1+年龄2+年龄n的多个年龄对象总和超过了Survivor区域的50%，此时就会
把年龄n(含)以上的对象都放入老年代。这个规则其实是希望那些可能是长期存活的对象，尽早进入老年代。对象动态年 龄判断机制一般是在minor
gc之后触发的。

老年代GC空间分配担保机制

年轻代每次minor gc之前JVM都会计算下老年代剩余可用空间 如果这个可用空间小于年轻代里现有的所有对象大小之和(包括垃圾对象)
就会看一个“-XX:-HandlePromotionFailure”(jdk1.8默认就设置了)的参数是否设置了
如果有这个参数，就会看看老年代的可用内存大小，是否大于之前每一次minor gc后进入老年代的对象的平均大小。
如果上一步结果是小于或者之前说的参数没有设置，那么就会触发一次Full gc，对老年代和年轻代一起回收一次垃圾，
如果回收完还是没有足够空间存放新的对象就会发生"OOM" 当然，如果minor
gc之后剩余存活的需要挪动到老年代的对象大小还是大于老年代可用空间，那么也会触发full gc，full
gc完之后如果还是没有空间放minor gc之后的存活对象，则也会发生“OOM”

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