《深入理解Java虚拟机》：对象创建、布局和访问全过程《深入理解Java虚拟机》：Jav

《深入理解Java虚拟机》：Java内存区域
对象的创建虚拟机遇到一条new指令时， 1、检查这个指令的参数能否在常量池中定位到这个类的符号引用；
2、检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过；
3、如果没有，先执行相应的类加载过程；
4、类加载检查通过后， jvm为新生对象分配内存，类加载完成后就能确定new一个对象所需的内存大小，即可从堆中划分一块确定大小给对象；
5、如果堆中内存是规整的，已被使用的内存和未使用的内存之间有一个作为分界点的指针，只需移动指针位置便可分配内存，这种分配方式称为“指针碰撞”；
6、如果堆中内存不是规整的， jvm需要维护一张表，记录哪些内存块是可用的，在分配的时候从表里找一块足够大的空间划分给对象实例，并且更新列表记录，这种分配方式称为“空闲列表”；
选择哪种分配方式由java堆是否规整决定，而java堆是否规整是由垃圾回收算法决定的。在serial、parnew等带compact（整理）过程的垃圾收集器时，系统采用分配算法是指针碰撞，而使用CMS这种基于Mark-Sweep（标记-清除）算法的收集器时，通常采用空闲算法。
分配内存时的线程安全问题：jvm在堆中创建对象时，即使只是移动指针，也可能发生线程安全问题。因为查找内存地址和移动指针不是一个原子操作，可能出现在给对象A分配内存，指针还没来的及修改，对象B又同时使用了原来的指针来分配内存。
解决方案：一种是基于CAS（Compareand Swap ，比较并交换），先拿到内存值，赋新值的时候，拿预期值和内存值作比较，相等就赋值，不相等说明被别的线程修改过，失败重试直到成功。
另一种是把内存分配的动作划分在不同的空间进行，即每个线程在java堆中预先分配一小块空间，称为本地线程分配缓存（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。
对象的内存布局对象在内存中的布局分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（padding）.
对象头包括两部分内容：第一部分用于存储对象自身运行时数据，如HashCode、GC分代年龄、锁标记状态、线程持有的锁、偏向锁ID、偏向时间戳，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 ，称为“Mmark Word” ，下图是在网络上找的，可作参考。
文章插图
对象头的另一部分是类型指针，即对象指向方法区（元数据）的指针， jvm通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。
除此之外的第三部分，对齐填充不一定是必然存在的。因为hotspot要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，当对象实例数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来补齐。
对象的访问定位建立对象是为了使用对象，我们需要通过虚拟栈上的reference数据来操作堆上的实例对象。 reference只规定了一个指向对象的引用，所以对象访问的具体方式取决于jvm的实现。目前主流访问方式有使用句柄和直接指针两种。
第一种使用句柄， java堆中会划分一块做句柄池， reference中存的就是句柄池的地址，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体信息。如图：
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第二种使用直接指针访问，那么java堆中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。如图：
文章插图
对比两种访问优势，使用句柄访问最大的好处是reference中存储的是句柄地址，在对象被移动（垃圾回收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；
而直接指针最大的好处就是访问速度快，省去了一次指针定位的时间开销。目前讨论的hotspot采用的就是这种访问方式。
内容来源于《深入理解Java虚拟机》第二章2.3节内容。
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