深入理解java虚拟机--第二章读书笔记

Java虚拟机运行时数据区有

局部变量表中存储了各种基本数据类型（int float Boolean等），对象引用（reference类型）

Hotspot虚拟机中将虚拟机栈和本地方法栈合二为一。

 

堆中则存放了对象实例和数组。

 

方法区存储了已经被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量和即时编译器编译后的代码等数据。别名叫Non-Heap。Hotspot虚拟机的垃圾收集器可以像堆一样管理方法区的内存，故将方法区称为永久代。

 

运行时常量池用于存放 class文件中 编译器生成的各种字面量和符号引用，该内容在类加载后进入方法区的运行时常量池存放。

 

对象的创建

JVM遇到New指令，会去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，在类加载检查通过后,接下来虚拟机将为新生对象分配内存。对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定，为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从Java堆中划分出来。假设Java堆中内存是绝对规整的，所有用过的内存都放在一边，空闲的内存放在另一边，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那边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”(Bump the Pointer)。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，这种分配方式称为“空闲列表”(Free Lit)。选择哪种分配方式由Java堆是否规整决定，而Java堆是否规整又由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。因此，在使用Serial、ParNew等带Compact过程的收集器时，系统采用的分配算法是指针碰撞，,而使用CMS这种基于Mark-Sweep算法的收集器时，通常采用空闲列表。

       然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。根据虚拟机当前的运行状态的不同，如是否启用偏向锁等,对象头会有不同的设置方式。 在上面工作都完成之后，从虚拟机的视角来看，一个新的对象已经产生了，但从Java程序的视角来看，对象创建刚刚开始一- init方 法还没有执行，所有的字段都还为零。所以,一-般来说，由字节码中是否跟随invokespecial指令所决定)，执行new指令之后会接着执行<init方法;把对象按照程序员的意愿进行初始化，这样一个真正可用的对象才算完全产生出来。

 

HotSpot虚拟机中，对象在内存中的布局有三部分，对象头，实例数据和对齐填充。

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，这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机(未开启压缩指针)中分别为32bit和64bit,官方称它为"MarkWord"。对象头信息.是与对象白身定义的数据无关的额外存储成本， Mark Word被设计成一个非固定的数据结构以便在极小的空间内存储尽量多的信息，它会根据对象的状态复用己的存储空间。例如，在32位的HotSpot虛拟机中，如果对象处于未被锁定的状态下，那么Mark Word的32bit字空间中的25bit用于存储对象哈希码，4bit用于存储对象分代年龄, 2bit用于存储锁标志位, Ibit固定为0，其他数据此处不列出。
      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。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（在方法区中）并不一定要经过对象本身（使用句柄访间的时候）。

另外，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，因为虚拟机可以通过普通Java对象的元数据信息确定Java对象的大小，但是从数组的元数据中却无法确定数组的大小。

实例数据部分对象真正存储的有效信息，有着程序代码中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，都需要记录起来。这部分的存储顺序会受到虚拟机分配策略参数和字段在Java源码中定义顺序的影响。Hotpot虛拟机默认的分配策略为long/doubles, ints, shorts/chars、bytes/Booleans, oops (Ordinary objct pointer)。

第三部分对齐填充并不是必然存在的，也没有特别的含义广它仅仅起着占位符的作用。

 

对象的访问定位

建立对象是为了使用对象，我们的java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。reference类型对象访间方式是取决于虚拟机实现而定的。目前主流的访间方式有使用句柄和直接指针两种。

如果使用句柄访间的话，那么Java堆中将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备自的县体地址信息。如图所示

 

直接指针访问

使用句柄来访问的最大好处就是referencc中存储的是稳定的句柄地址，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本身不需要修改。

 使用直接指针访闯问方式的最大好处就是速度更快，它节省了一次指针定位的时间开销。HotSpot虚拟机使用直接指针访问对象。