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Java JVM——10.对象实例化、内存布局与访问定位-创建对象的步骤

最编程 2024-06-09 18:09:13
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① 判断对象对应的类是否加载、链接、初始化

虚拟机遇到一条new指令,首先去检查这个指令的参数能否在Metaspace的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经被加载、解析和初始化(即判断类元信息是否存在)

如果没有,那么在双亲委派模式下,使用当前类加载器以ClassLoader + 包名 + 类名为key进行查找对应的.class文件。如果没有找到文件,则抛出ClassNotFoundException异常;如果找到,则进行类加载,并生成对应的Class对象。

② 为对象分配内存

首先计算对象占用空间的大小,接着在堆中划分一块内存给该对象。如果实例的成员变量是引用变量,仅分配引用变量空间即可,即4个字节大小。

如果内存规整:

♬ 指针碰撞

如果内存不规整:

♬ 虚拟表需要维护一个列表,即空闲列表分配

如果内存是规整的,那么虚拟机将采用的是指针碰撞法(Bump The Point)来为对象分配内存。意思是所有用过的内存在一边,空闲的内存放另外一边,中间放着一个指针作为分界点的指示器,分配内存就仅仅是把指针指向空闲那边挪动一段与对象大小相等的距离罢了。

指针碰撞的优点分配内存的速度很快,只需简单地移动一个指针即可完成。而且由于已分配的对象区域和未分配的空闲区域是连续的,所以内存的利用率也比较高。

然而,指针碰撞算法的缺点需要保证堆内存的连续性,即堆内存必须是一块连续的内存空间。

如果垃圾收集器选择的是Serial、ParNew这种基于压缩算法的,Java堆空间是完整的,虚拟机采用这种分配方式。一般使用带Compact(整理)过程的这种收集器时,使用指针碰撞方式分配内存空间。

如果内存不是规整的,已使用的内存和未使用的内存相互交错,那么虚拟机将采用的是空闲列表(Free List)来为对象分配内存。意思是虚拟机维护了一个列表,记录上那些内存块是可用的,再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,并更新列表上的内容。

选择哪种分配方式由Java堆是否规整所决定,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。Serial、ParNew等压缩整理过程的收集器就使用“指针碰撞”,基于CMS这种清除算法就使用“空闲列表”。

③ 处理并发问题

对象创建在虚拟机中是非常频繁的行为,即使仅仅修改一个指针所指向的位置,在并发情况下也并不是线程安全的,可能出现正在给对象A分配内存,指针还没来得及修改,对象B又同时使用了原来的指针来分配内存的情况。两种解决方式:

对分配内存空间的动作进行同步处理——采用CAS配上失败重试保证更新的原子性。

把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间中进行——在Eden区给每个线程预先分配一小块内存,称为本地线程分配缓冲(Thread Local Allocation Buffer,简称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。通过设置-XX:+UseTLAB参数来设置(区域加锁机制)

④ 初始化分配到的内存

内存分配完成之后,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 设置对象的对象头

将对象的所属类(即类的元数据信息)、对象的HashCode和对象的GC信息、锁信息等数据存储在对象的对象头中。这个过程的具体设置方式取决于JVM实现。

⑥ 执行init方法进行初始化

在Java程序的视角看来,初始化才正式开始。

初始化成员变量,执行实例化代码块,调用类的构造方法,并把堆内对象的首地址赋值给引用变量。

  给对象属性赋值的操作:

1、属性的默认初始化

2、显示初始化

3、代码块中的初始化

4、构造器初始化

因此一般来说(由字节码中跟随invokespecial指令所决定),new指令之后会接着就是执行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成创建出来。

 

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