JAVA JVM对象的实现
jvm分配内存给对象的方式
1. 内存分配的总体流程
对象内存分配的主要步骤：
- 类加载检查：确认类已加载、解析和初始化。
- 内存分配：根据对象大小，从堆中划分内存空间。
- 内存初始化：将分配的内存空间初始化为零值（不包括对象头）。
- 设置对象头：填充对象头信息（如哈希码、GC 分代年龄、类型指针等）。
- 执行init方法：调用对象的构造函数，初始化成员变量。
2. 内存分配的具体方式
（1）指针碰撞（Bump the Pointer）
- 适用场景：堆内存绝对规整（所有用过的内存放在一边，空闲的内存放在另一边）。
- 分配方式：JVM 维护一个指针，指向空闲内存的起始位置。分配时，将指针向空闲方向移动对象大小的距离。
- 优点：高效，仅需移动指针。
- 缺点：需要内存规整，依赖垃圾回收器（如 Serial、ParNew 等带有压缩功能的 GC）。
（2）空闲列表（Free List）
- 适用场景：堆内存不规整（已使用和空闲内存交错）。
- 分配方式：JVM 维护一个记录空闲内存块的列表，分配时从列表中找到足够大的块，并更新列表。
- 优点：适合不规整内存，无需内存压缩。
- 缺点：分配效率较低，需遍历列表并维护列表结构。
- 应用：CMS 等基于 “标记 - 清除” 的垃圾回收器使用此方式。
3. 线程安全的内存分配
对象创建在多线程环境下是线程不安全的，可能出现多个线程同时分配同一块内存的问题。JVM 采用两种方式解决：
（1）CAS（Compare-and-Swap）
- 执行流程：
1. 线程读取共享变量 V 的当前值
2. 将读取的值存储为预期旧值 A
3. 计算需要更新的新值 B
4. 执行 CAS 操作，比较 V 的当前值是否等于 A：- 如果相等（说明期间没有其他线程修改 V），则原子性地将 V 的值更新为 B- 如果不相等（说明其他线程已修改 V），则操作失败，通常需要重试或放弃- 缺点：若竞争激烈，频繁的 CAS 失败会导致性能下降。
（2）TLAB（Thread Local Allocation Buffer）
- 机制：为每个线程预先分配一小块私有内存（TLAB），线程内的对象分配优先在 TLAB 中进行，避免同步开销。
jvm对象的内存布局
在 JVM（Java 虚拟机）中，对象在内存中的布局主要分为三个部分：对象头（Object Header）、实例数据（Instance Data） 和 对齐填充（Padding）。
1. 对象头（Object Header）
对象头包含两部分信息：Mark Word 和 类型指针（Class Pointer），某些情况下还会包含 数组长度（如果对象是数组）。
Mark Word
- 作用：存储对象的哈希码、锁状态标志、GC 分代年龄等运行时数据。
- 长度：在 32 位 JVM 中占 32 位（4 字节），64 位 JVM 中占 64 位（8 字节）。
类型指针（Class Pointer）
- 作用：指向对象的类元数据（Class 对象），JVM 通过这个指针确定对象是哪个类的实例。
- 长度：32 位 JVM 中占 32 位（4 字节），64 位 JVM 中默认开启指针压缩时占 32 位（4 字节），否则占 64 位（8 字节）。
数组长度（可选）
- 作用：如果对象是数组，对象头中会额外存储数组的长度。
- 长度：32 位（4 字节）。
2. 实例数据（Instance Data）
- 作用：存储对象的字段数据，包括父类继承的和子类定义的字段。
- 布局规则：
- 相同宽度的字段被分配在一起（例如，int 和 float 都是 4 字节，可能相邻）。
- 父类字段在前，子类字段在后。
- 遵循 JVM 对齐规则：字段会按照 8 字节对齐（64 位 JVM）。
3. 对齐填充（Padding）
- 作用：JVM 要求对象的总大小必须是 8 字节的整数倍，不足的部分用填充字节补齐。
- 原因：提高内存访问效率，避免跨缓存行访问。
jvm对象的访问方式
在 JVM（Java 虚拟机）中，对象的访问方式主要涉及 引用（Reference） 如何定位到具体的对象实例。JVM 提供了两种主流的对象访问方式：句柄访问 和 直接指针访问
1. 句柄访问（Handle Access）
原理
- 句柄池：JVM 在堆中划分一块区域作为句柄池，每个句柄包含两部分指针：
- 引用指向：Java 引用（如 Object obj = new Object() 中的 obj）存储的是句柄池中的句柄地址。
访问流程
引用变量（栈） → 句柄池（堆） → 对象实例数据（堆）→ 对象类型数据（方法区）优缺点
- 优点：引用稳定，对象移动时只需修改句柄中的指针，无需修改引用本身。
- 缺点：需要两次指针访问（先到句柄池，再到对象），性能略低。
2. 直接指针访问（HotSpot 采用）
原理
- 引用指向：Java 引用直接存储对象在堆中的地址，对象的实例数据中包含 类型指针，指向方法区的类元数据。
访问流程
引用变量（栈） → 对象实例数据（堆） → 对象类型数据（方法区）优缺点
- 优点：访问速度快，只需一次指针访问。
- 缺点：对象移动 时需要修改所有引用的指针。
总结
- 句柄访问：通过句柄池间接访问对象，优点是引用稳定，缺点是性能较低。
- 直接指针访问：引用直接指向对象，优点是性能高，缺点是对象移动时需修改引用。