Java基础之创建虚拟机对象的过程详细总结

一、对象的创建

1.1 new 类名

虚拟机遇到一条new指令时，首先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、解析和初始化过。如果没有，先执行相应的类加载过程。

1.2 分配内存

虚拟机为新生对象分配内存。对象所需内存大小在类加载完成后就可以确定，为对象分配内存等同于把一块确定大小的内存从Java堆中划分出来。

（1）内存分配的方式有两种：

① 指针碰撞： java堆如果规整，一边是用过的内存，一边是空闲的内存，中间一个指针作为边界指示器； 分配内存只需向空闲那边移动指针空出与对象大小相等的空间；

② 空闲列表： 如果不规整，即用过的和空闲的内存相互交错；则虚拟机需要维护一个列表，记录哪些内存可用；分配内存时查表找到一个足够大的内存，并更新列表记录。
选择哪种分配方式是根据这个虚拟机所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定的：如果虚拟机的虚拟器带压缩整理功能，则系统采用指针碰撞的内存分配算法；否则采用空闲列表的算法。

（2）线程安全问题

并发时，上面两种方式分配内存的操作都不是线程安全的，有两种解决方案：
① 同步处理
JVM采用CAS（Compare and Swap）机制加上失败重试的方式，保证更新操作的原子性；
CAS：有3个操作数，内存值V，旧的预期值A，要修改的新值B。当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B，否则什么都不做；
② 本地线程分配缓冲区（TLAB）
把分配内存的动作按照线程划分在不同的空间中进行：每个线程在Java堆预先分配一小块内存，称为本地线程分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer,TLAB）；哪个线程需要分配内存就从哪个线程的TLAB上分配；只有TLAB用完需要分配新的TLAB时，才需要同步处理。
JVM通过"-XX：+/-UseTLAB"指定是否使用TLAB。

1.3 初始化零值

内存分配完之后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值。如果用TLAB，则在TLAB分配时进行。这保证了程序中对象（及实例变量）不显式初始赋零值，程序也能访问到零值。

1.4 设置对象信息

虚拟机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。

1.5 构造对象

执行init方法，即按照程序员的意愿进行初始化。至此真正可用的对象才算完全被构造出来。

二、对象的内存布局

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（InstanceData）和对齐填充（Padding)。

2.1 对象头

HotSpot虚拟机的对象头包含两部分：

（1）第一部分用于存储对象自身运行时数据，这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机中分别为32bit和64bit，官方称它为“Mark Word”。

（2）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那个类的实例。
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，即查找对象的元数据信息并不一定要经过对象本身。

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。

2.2 实例数据

实例数据部分是对象真正存储的有效信息，也是在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（FiedsAllocationStyle）和字段在Java源码中定义顺序的影响。

HotSpot虚拟机默认的分配策略为：longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops(Ordinary Object Pointers)。从分配策略中可以看出，相同宽度的字段总是被分配到一起。在满足这个前提条件的情况下，在父类中定义的变量会出现在子类之前。如果CompactFieds参数值为true（默认为true），那么子类中较窄的变量也可能会插入到父类变量的空隙之中。

2.3 对齐填充

对齐填充并不是必然存在的，也没有特别的含义，他仅仅起占位符的作用。由于HotSpot VM的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，换句话说，就是对象的大小必须是8字节的整数倍，而对象头部分正好是8字节的倍数，因此，当对象实例部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来补全。

三、对象的访问定位

建立对象是为了使用对象，Java程序通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。
reference类型在Java虚拟机规范中之规定了一个指向对象的引用，但没有定义这个引用应该通过何种方式去定位访问队中的对象的具体位置，因此对象的访问方式也是由虚拟机实现而定的。目前主流方式是使用句柄和直接指针两种。

3.1 使用句柄

如果以句柄方式访问，Java堆中将会划分出一块内存作为句柄池，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各自的具体地址信息。

3.2 指针方式

如果以指针方式访问，那么Java堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，而reference中存储的直接就是对象地址，如果只是访问对象本身，就会少一次间接访问的开销。

四、两种方式的比较

句柄访问最大好处就是reference中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要修改。
指针访问方式最大好处就是速度更快，节省了一次指针定位的时间开销，由于对于下部分的访问在Java中非常频繁，因此此类开销积少成多后也是一项非常可观的执行成本。

到此这篇关于Java基础之创建虚拟机对象的过程详细总结的文章就介绍到这了,更多相关虚拟机中对象的创建过程内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！

赞 (0)

相关推荐

  • Java跨平台原理与虚拟机相关简介

    Java跨平台原理与虚拟机相关简介

    Java跨平台原理(字节码文件.虚拟机) C/C++语言都直接编译成针对特定平台机器码.如果要跨平台,需要使用相应的编译器重新编译. Java源程序(.java)要先编译成与平台无关的字节码文件(.class),然后字节码文件再解释成机器码运行.解释是通过Java虚拟机来执行的. 字节码文件不面向任何具体平台,只面向虚拟机. Java虚拟机是可运行Java字节码文件的虚拟计算机.不同平台的虚拟机是不同的,但它们都提供了相同的接口. Java语言具有一次编译,到处运行的特点.就是说编译后的.cla

  • 深入了解Java虚拟机栈以及内存模型

    深入了解Java虚拟机栈以及内存模型

    1.结合字节码指令理解Java虚拟机栈和栈帧 栈帧:每个栈帧对应一个被调用的方法,可以理解为一个方法的运行空间. 每个栈帧中包括局部变量表(Local Variables).操作数栈(Operand Stack).指向运行时常量池的引用(A reference to the run-time constant pool).方法返回地址(Return Address)和附加信息. 局部变量表:方法中定义的局部变量以及方法的参数存放在这张表中,局部变量表中的变量不可直接使用,如需要使用的话,必须通过

  • java虚拟机之JVM调优详解

    java虚拟机之JVM调优详解

    JVM常用命令行参数 1. 查看参数列表 虚拟机参数分为基本和扩展两类,在命令行中输入 JAVA_HOME\bin\java就可得到基本参数列表. 在命令行输入 JAVA_HOME\bin\java –X就可得到扩展参数列表. 2. 基本参数说明: -client,-server: 两种Java虚拟机启动方式,client模式启动比较快,但是性能和内存管理相对较差,server模式启动比较慢,但是运行性能比较高,windos上采用的是client模式,Linux采用server模式 -class

  • Java虚拟机常见内存溢出错误汇总

    一.引言 从事java开发的小伙伴在平时的开发工作中,应该会遇见各式各样的异常和错误,在实际工作中积累的异常或者错误越多,趟过的坑越多,就会使我们编码更加的健壮,就会本能地避开很多严重的坑.以下介绍几个Java虚拟机常见内存溢出错误.以此警示,避免生产血案. 二.模拟Java虚拟机常见内存溢出错误 1.内存溢出之栈溢出错误 package com.jayway.oom; /** * 栈溢出错误 * 虚拟机参数:-Xms10m -Xmx10m * 抛出异常:Exception in thread

  • Java内存模型中的虚拟机栈原理分析

    Java内存模型中的虚拟机栈原理分析

    Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域,这些区域都会有各自的用途,以及创建和销毁的时间,有的区域会随着虚拟机进程的启动而存在,有些区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁.Java虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域.如下图所示(图片来自<深入理解Java虚拟机>一书). 在内存中,栈分为两部分,一部分是本地方法栈,为虚拟机使用到的Native方法服务,具体的虚拟机可以自由实现,另一部分就是虚拟机栈,主要是为虚拟机执行Java方法服务

  • java虚拟机创建失败的原因整理

    创建java虚拟机失败的解决方法 解决问题的步骤: 1.从eclipse文件夹中打开eclipse.ini文件 2.修改–launcher.XXMaxPermSize属性 3.将值改为512m即可 配置文件格式: -startup plugins/org.eclipse.equinox.launcher_1.3.0.v20120522-1813.jar --launcher.library plugins/org.eclipse.equinox.launcher.win32.win32.x86_

  • Java虚拟机内存区域划分详解

    Java虚拟机内存区域划分详解

    在谈 JVM 内存区域划分之前,我们先来看一下 Java 程序的具体执行过程,我画了一幅图. Java 源代码文件经过编译器编译后生成字节码文件,然后交给 JVM 的类加载器,加载完毕后,交给执行引擎执行.在整个执行的过程中,JVM 会用一块空间来存储程序执行期间需要用到的数据,这块空间一般被称为运行时数据区,也就是常说的 JVM 内存. 所以,当我们在谈 JVM 内存区域划分的时候,其实谈的就是这块空间--运行时数据区. 大家应该对官方出品的<Java 虚拟机规范>有所了解吧?了解这个规范可

  • java虚拟机钩子关闭函数addShutdownHook的操作

    java虚拟机钩子关闭函数addShutdownHook的操作

    当jvm虚拟机被关闭的时候,可能我们需要做一些处理,比如对连接的关闭,或者对一些必要信息的存储等等操作,这里就可以借助于虚拟机提供的钩子函数,当jvm虚拟机关闭之前会去调用addShutdownHook注册的线程钩子. 这里做一个小实验,项目结构如下: 1.自定义的ApplicationContext的上下文 package cn.lijie; public class ApplicationContext { private static ApplicationContext applicat

  • Java虚拟机使用jvisualvm工具远程监控tomcat内存

    jdk中自带了很多工具可以用于性能分析,位于jdk的bin目录下,jvisualvm工具可以以图形化的方式更加直观的监控本地以及远程的java进程的内存占用,线程状态等信息. 一.配置tomcat 在tomcat的catalina.sh文件开头加上如下配置: JAVA_OPTS="-Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.port=9999 -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=fa

  • Java虚拟机执行引擎知识总结

    执行引擎 也只有几个概念, JVM方法调用和执行的基础数据结构是 栈帧, 是内存区域中 虚拟机栈中的栈元素, 每一个方法的执行就对应着一个栈帧在虚拟机栈中出栈入栈的过程. 栈帧:则是包含有局部变量表, 操作数栈, 动态连接, 方法返回地址, 附加信息. 1 局部变量表: 存储单位是 slot, 一个slot占据32位, 对于64位的数据类型, 则是分配连续两个slot空间. 而对于一个非静态方法而言, 有一个隐藏参数, 为 this, 而在局部变量表中的变量存储顺序则是 this -> 方法参数

  • java虚拟机是做什么用的

    java虚拟机是做什么用的

    为了能够在不同的平台支持java的语言,我们需要一种辅助机制进行翻译,所以java虚拟机就诞生了,也就是平时所说的JVM.能够对java语言进行翻译,然后适应于其他的平台.下面窝们就JVM的概念,与其他机制的关系.设置参数带来介绍,然后讲解其中的一个重点知识点. 1.概念 JVM是java上的一个虚构出来的计算机,是一个位于Java与操作系统之间的中间态.有自己完善的硬件结构,如处理器.堆栈.寄存器等,还具有相应的指令系统. 2.JVM.JRE和JDK的关系 3.设置JVM内存的参数有四个 -X

  • 浅析Java虚拟机详解之概述、对象生存法则

    浅析Java虚拟机详解之概述、对象生存法则

    Java与C++之间有一堵由内存分配和垃圾收集技术所围成的高墙,墙外面的人想进去,墙里面的人却想出来. 一.概述 Java堆和方法区这两个区域有着很显著的不确定性: 1.一个接口的多个实现类需要的内存可能会不一样,一个方法所执行的不同条件分支所需要的内存也可能不一样 2.只有处于运行期间,我们才能知道程序究竟会创建哪些对象,创建多少个对象,这部分内存的分配和回收是动态的 垃圾收集器所关注的正是这部分的内存该如何管理 二.对象已死? 1.引用计数法 在对象中添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它

  • Java虚拟机内存溢出与内存泄漏

    一.基本概念 内存溢出:简单地说内存溢出就是指程序运行过程中申请的内存大于系统能够提供的内存,导致无法申请到足够的内存,于是就发生了内存溢出. 内存泄漏:内存泄漏指程序运行过程中分配内存给临时变量,用完之后却没有被GC回收,始终占用着内存,既不能被使用也不能分配给其他程序,于是就发生了内存泄漏. 内存溢出 out of memory,是指程序在申请内存时,没有足够的内存空间供其使用,出现out of memory: 内存泄露 memory leak,是指程序在申请内存后,无法释放已申请的内存空间

  • Java虚拟机之类加载

    Java虚拟机之类加载

    一.类加载流程 类加载的流程可以简单分为三步: 加载 连接 初始化 而其中的连接又可以细分为三步: 验证 准备 解析 下面会分别对各个流程进行介绍. 1.1 类加载条件 在了解类接在流程之前,先来看一下触发类加载的条件. JVM不会无条件加载类,只有在一个类或接口在初次使用的时候,必须进行初始化.这里的使用是指主动使用,主动使用包括如下情况: 创建一个类的实例的时候:比如使用new创建,或者使用反射.克隆.反序列化 调用类的静态方法的时候:比如使用invokestatic指令 使用类或接口的静态

  • 详解Java 虚拟机垃圾收集机制

    详解Java 虚拟机垃圾收集机制

    1 垃圾收集发生的区域 之前我们介绍过 Java 内存运行时区域的各个部分,其中程序计数器.虚拟机栈.本地方法栈三个区域随线程共存亡.栈中的每一个栈帧分配多少内存基本上在类结构确定下来时就已知,因此这几个区域的内存分配和回收都具有确定性,不需要考虑如何回收的问题,当方法结束或线程结束,内存自然也跟着回收了 而 Java 堆和方法区这两个区域则有显著的不确定性,只有在程序运行时我们才能知道程序究竟创建了哪些对象,创建了多少对象,所以这部分内存的分配和回收是动态的,垃圾收集器所关注的正是这部分内存该

  • Java启用Azure Linux虚拟机诊断设置

    在官方的这篇文档中为大家介绍了如何使用Java开启Azure Windows虚拟机的诊断设置 这篇文章呢,为大家介绍一下如何使用Java开启Linux的诊断日志. 其实实现思路大体都是相同的,都是使用rest api开启,不过需要注意的是请求体不同,Linux和Windows使用的插件完全不一样,请求体的配置也有很大的区别,Linux的诊断扩展的请求体可以参考此文档 需要注意的是受保护设置这一节的配置,Windows中该节允许直接配置存储账户的Key,但是Linux是不支持的,Linux只支持S

  • 概述java虚拟机中类的加载器及类加载过程

    概述java虚拟机中类的加载器及类加载过程

    1. 类加载子系统 1.1 概述 类加载子系统负责从文件系统或者网络中加载Class文件,Class文件在文件开头有特定的文件标识 ClassLoader只负责class文件的加载,至于它是否可以运行,则由Execution Engine 决定 加载的类信息存放于一块成为 :方法区的内存空间,除了类的信息外,方法区中还会存放运行时常量池信息,可能还包括字符串字面量和数字常量(这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射) 字节码中的常量池加载到 方法区 -----> 运行时常量池信息 1

  • java虚拟机jvm方法区实例讲解

    java虚拟机jvm方法区实例讲解

    和java堆一样,方法区是一块所有线程共享的内存区域,用于保存系统的类信息,类的信息有哪些呢.字段.方法.常量池.方法区也有一块内存区域所以方法区的内存大小,决定了系统可以包含多少个类,如果系统类太多,方法区内存不够肯定会导致方法区溢出,虚拟机同样会抛出内存溢出信息.(内存溢出后面相关文章给大家总结) jdk6和jdk7中,方法区可以理解为永久区(Perm).永久区可以使用参数-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize制定.默认情况下-XX:MaxPermSize为64MB.如果你

随机推荐