【JVM】运行时数据区与对象的创建流程

4、运行时数据区

4.1、运行时数据区介绍

运行时数据区也就是JVM在运⾏时产生的数据存放的区域，这块区域就是JVM的内存区域，也称为JVM的内存模型——JMM

• 堆空间（线程共享）：存放new出来的对象

• 元空间（线程共享）：存放类元信息、类的模版、常量池、静态部分

• 线程栈（线程独享）：⽅法的栈帧

• 本地⽅法区（线程独享）：本地⽅法产⽣的数据

• 程序计数器（线程独享）：配合执⾏引擎来执⾏指令

4.2、程序在执行时运行时数据区中的内存变化

⾸先，在程序的.class目录内执行如下命令，查看程序具体的汇编指令

javap -c JVMAnalyze

得到结果：

Compiled from "JVMAnalyze.java"
public class com.qf.jvm.JVMAnalyze {public com.qf.jvm.JVMAnalyze();Code:0: aload_01: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V4: returnpublic int add();Code:0: bipush        102: istore_13: bipush        205: istore_26: iload_17: iload_28: iadd9: bipush        1011: imul12: istore_313: iload_314: ireturnpublic static void main(java.lang.String[]);Code:0: new           #2                  // class com/qf/jvm/JVMAnalyze3: dup4: invokespecial #3                  // Method "<init>":()V7: astore_18: aload_19: invokevirtual #4                  // Method add:()I12: istore_213: getstatic     #5                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;16: iload_217: invokevirtual #6                  // Method java/io/PrintStream.println:(I)V20: return
}

通过指令，JMM内存发⽣了如下变化：

• 线程栈：执行⼀个方法就会在线程栈中创建⼀个栈帧。

• 栈帧包含如下四个内容：

  • 局部变量表：存放方法中的局部变量
  • 操作数栈：用来存放方法中要操作的数据
  • 动态链接：存放方法名和方法内容的映射关系，通过方法名找到方法内容
  • 方法出口：记录方法执行完后调用此方法的位置。

5、对象的创建流程

5.1、对象创建流程

5.2、类加载校验

校验该类是否已被加载。主要是检查常量池中是否存在该类的类元信息。如果没有，则需要进⾏加载。

5.3、分配内存

为对象分配内存。具体的分配策略如下：

• Bump the Pointer（指针碰撞）：如果内存空间的分配是绝对规整的，则JVM记录当前剩余内存的指针，在已用内存分配

• Free List（空闲列表）：如果内存空间的分配不规整，那么JVM会维护⼀个可用内存空间的列表用于分配。

对象并发分配存在的问题：

• Compare And Swap：自旋分配，如果并发分配失败则重试分配之后的地址

• Thread Local Allocation Buffer（TLAB）：本地线程分配缓冲，JVM为每个线程分配⼀块空间，每个线程在自己的空间中创建对象（jdk8默认使⽤，之前版本需要通过-XX:+UseTLAB开启）

5.4、设置初值

根据数据类型，为对象空间赋初始化值。

5.5、设置对象头

为对象设置对象头信息，对象头信息包含以下内容：类元信息、对象哈希码、对象年龄、锁状态标志等。

• 对象头中的Mark Work 字段（32位）

• 对象头中的类型指针（Klass Pointer）

类型指针用于指向元空间当前类的类元信息。比如调用类中的方法，通过类型指针找到元空间中的该类，再找到相应的方法。

开启指针压缩后，类型指针只用4个字节存储，否则需要8个字节存储

• 指针压缩

过大的对象地址，会占⽤更大的带宽和增加GC的压力。

对象中指向其他对象所使⽤的指针：8字节被压缩成4字节。 最早的机器是32位，最大支持内存 2的32次方=4G。现在是64位，2的64次⽅可以表示N个T的内存。内存32G即等于2的35次方。如果内存是32G的话，用35位表示内存地址，这样过于浪费。如果把35位的数据，根据算法，压缩成32位的数据（也就是4个字节）。在保存时用4个字节，再使用时使用8个字节。之前用35位保存内存地址，就可以用32位保存。这样8个字节的对象，实际上使用32位来保存，这样64位就能表示2个对象。

如果内存⼤于32G，指针压缩会失效，会强制使用64位来表示对象地址。因此jvm堆内存最好不要大于32G。

Jdk1.6之后默认开启指针压缩，可通过配置jvm参数关闭指针要锁 -XX:-UseCompressedOops

示例代码：

package com.qf.jvm;import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;import java.lang.String;/*** 对象指针压缩* @author Thor* @公众号 Java架构栈*/
public class ObjectLengthAnalyze {public static void main(String[] args) {ClassLayout classLayout = ClassLayout.parseInstance(new A());System.out.println(classLayout.toPrintable());}static class A{int num;String name;}
}

关闭指针压缩：

开启指针压缩：

5.6、执行init方法

为对象中的属性赋值和执⾏构造方法。

本文章参考B站 千锋教育JVM全套教程(含jvm调优、jvm虚拟机、jvm面试题、jvm源码详解)系统玩转java虚拟机全程干货无废话，仅供个人学习使用，部分内容为本人自己见解，与千锋教育无关。