詳解JVM建立物件及存取定位過程

java基礎教學專欄介紹JVM建立物件及存取定位的過程

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1、物件的建立

• 虛擬機器接收到new指令時，檢查這個指令能否在常數池中定位到一個類別的符號引用，並且檢查這個符號引用代表的類別是否已被載入、解析和初始化。如果都沒有，先執行類別載入過程。
• 在類別載入通過後，虛擬機器為新物件分配記憶體（把一塊確定大小的記憶體從Java堆中劃分出來），記憶體大小在類別載入完成後即可完全確定。
• 兩種分配方式：
  • (1)：指標碰撞：假設Java堆中記憶體是絕對規則的，即使用過的內存在一邊，空閒的內部存在另外一邊，中間放著一個指針作為指示器，透過移動指針實現記憶體分配。
  • (2)：空閒列表：如果Java堆中的記憶體並不是規則的，即已使用的記憶體和空閒的記憶體相互交錯，虛擬機就必須維護一個列表，記錄哪些記憶體區塊是可用的，透過從列表中尋找空間劃分給物件實例來分配記憶體。
• Java堆疊是否規則地由所採用的垃圾收集器是否有壓縮整理功能決定。
• 在虛擬機器中創建物件不是線程安全的行為，可能出現在給物件A分配內存，指針還來不及修改，而物件B又使用了原來的指針來分配內存。有兩種解決方案：
• (1)：對分配記憶體空間的動作進行同步處理，實際上虛擬機器採用CAS配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性；
• (2)：把記憶體分配的動作按照線程劃分在不同的空間中進行，即每個線程在Java堆中預先分配一小塊內存，稱為本地線程分配緩衝(Thread Loal Allocation Buffer,TLAB) 。
• 記憶體分配完成後，需要將分配到的記憶體空間都初始化為零值，保證物件的實例欄位在Java程式碼中可以不賦初始值就可以直接使用，程式能存取這些欄位的資料類型對應的零值。
• 設定對象，把對像是哪個類的實例，如何才能找到類別的元資料訊息，對象的哈希碼，對象的GC分代年齡等存放在對象頭。

2. 物件的記憶體佈局：物件在記憶體中儲存的佈局可以分為3塊：物件頭（Header）、實例資料（Instance Data）、對齊填充（Padding）。物件頭，包括兩部分資訊：

(1)：儲存物件本身的運行時數據，如雜湊碼、GC分代年齡、鎖定狀態標誌、執行緒持有的鎖、偏向線程ID、偏向時間戳記等，這部分資料的長度在32位元和64位元的虛擬機器中分別為32bit和64bit，官方稱為Mark Word（非固定的資料結構，根據物件的狀態復用自己的存儲空間）。

(2)：類型指針，也就是指向物件的類別元資料的指針，虛擬機器透過這個指針來決定這個物件是哪個類別的實例。

• 實例資料：物件真正儲存的有效訊息，即程式碼中所定義的各種類型的欄位內容。無論是從父類別繼承下來的，或是子類別自己定義的，都需要記錄。
• 對齊填充：不是必然存在，起著佔位符的作用，由於HotSpot VM要求對象的大小必須是8字節的整數倍，而對象頭部分正好是8字節的整數倍，因此當實例資料沒有對齊時，透過對齊填充來補全。

3. 物件的存取定位：Java透過堆疊上的reference資料（局部變數表中的物件參考）來操作堆疊上的具體對象，reference只規定了指向物件的引用，沒有定義怎麼去定位，訪問堆中的物件的位置。對象訪問方式由迅疾實現。

(1)：句柄存取：Java堆會分割出一塊記憶體作為句柄池，reference儲存的就是物件的句柄位址，句柄包含了物件實例資料和類型資料各自的位址資訊。

優勢：reference中儲存的是穩定的句柄位址，物件移動時只會改變句柄中的實例資料指針，不改變reference。

(2)：直接指標：reference中儲存的直接就是物件位址，Java堆中放置存取物件類型資料（存放在方法區）的位址。

優勢：速度更快，節省了一次指標定位的時間開銷，HotSpot是使用直接指標存取。

以上是詳解JVM建立物件及存取定位過程的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！