1.对象内存布局
1)对象头:
1>第一部分:用于存储对象自身的运行时数据,如哈希码、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“Mark Word”。对象需要存储的运行时数据很多,其实已经超过了32位、64位Bitmap结构所能记录的限度,但是对象头信息是与对象自身定义的数据无关的额外存储成本,考虑到虚拟机的空间效率,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,它会根据状态复用自己的存储空间
2>第二部分:另一部分是类型指针。即对象指向它的类元数据指针,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,因为从数组的元数据中无法确定数组的大小。
2)实例数据: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。HotSpot虚拟机默认的分配策略为longs/doubles、ints、short/chars,bytes/booleans、oops,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自类变量之前。(如果CompactFields参数值为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)
3)对齐填充:并不是必然存在,也没有特别含义。它仅仅起着占位符的作用由于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,就是对象大小必须是8字节的整数倍,因此对象实例数据部分没有对齐时,就需要通过对齐填充来补全。
2.对象创建:
1)指针碰撞: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,那分配内存就仅仅是把那个指针向空闲的空间挪动一段与对象大小相等的距离。
虚拟机:Serial、ParNew等带Compact过程的收集器。
2)空闲列表:如果Java并不是规整的,已使用的内存和空闲的内存相互交错,那就不能进行简单的指针碰撞,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一块足够大的空间划分给对象实例,并更新列表上的记录。
虚拟机:CMS mark-sweep
解决并发情况下线程不安全的问题:
1)对分配内存空间的动作进行同步处理-采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性。
2)把内存分配的动作按照不同的线程划分在不同的空间之中进行,即每个线程在Java堆中预先分配一小块内存,称为本地线程分配缓冲(Thread Local Allocation Buffer, TLAB)。哪个线程要分配内存,就在哪个线程的TLAB上分配,只有TLAB用完并分配新的TLAB时,才需要同步锁定。(虚拟机是否使用TLAB,可以通过-XX:+/-UseTLAB参数来设定)。
3.对象的访问定位:
1)句柄访问:如果使用句柄访问的话,java 堆中专门划分出一块句柄池,reference中储存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。
优点:reference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。
2)直接指针访问:如果使用直接指针访问,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。
优点:速度更快,他节省了一次指针定位的时间开销,由于对象的访问在Java中非常频繁,因此这类开销积少成多后也是一项非常可观的执行成本。