堆中对象分配、布局和访问的全过程
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堆中对象分配、布局和访问的全过程
本文将深入探讨HotSpot虚拟机中Java堆中对象分配、布局和访问的全过程。
对象的创建
在Java中，创建对象通常使用new关键字，而在JVM中，创建对象的过程如下：
1、类加载检查
JVM首先检查new指令所引用的类是否已加载、连接和初始化。 如果没有，会先执行类加载过程。
2、分配内存
JVM为新对象分配内存，其大小在类加载完成时确认，内存分配的方式：
- 指针碰撞： 适用于规整的堆内存，将内存分为已使用和未使用两部分，通过移动指针分配内存。
- 空闲列表： 适用于不规整的堆内存，JVM维护一个空闲列表，从中找到合适的内存块进行分配。
使用压缩整理功能的收集器（如Serial、ParNew）通常采用指针碰撞分配，而基于标记-清除（Sweep）算法的CMS收集器使用空闲列表分配。
线程安全的内存分配方式：
- 同步处理： 通过同步操作或CAS加重试机制确保原子性。
- 线程本地分配缓冲（TLAB）： 每个线程在Java堆中预先分配一小块内存，分配时在
TLAB中进行， 只有TLAB耗尽分配新的TLAB时才才需同步。- 通过
-XX:+UseTLAB参数来启用TLAB。
- 通过
3、初始化零值（不包括对象头）
JVM将分配的内存空间（不包括对象头）初始化为零值，确保对象字段在未显式初始化时可直接使用。
4、设置对象头
JVM设置对象头，包括：
- Mark Word： 存储对象的哈希码（调用
Object::hashCode()时计算）、GC分代年龄、锁信息等。 - 类元数据指针： 指向对象所属类的元数据，确定对象是哪个类的实例。
5、执行<init>方法
至此，在JVM层面，一个新的对象已经产生了。 但从Java程序视角，对象创建才刚刚开始，所有的字段都还为零值。 只有构造方法<init>执行后，对象才按照程序员的意图完成初始化，成为一个真正可用的对象。