jvm对象探究

hostpot虚拟机对象探究

jvm虚拟机创建对象的流程

ava虚拟机（JVM）创建对象的过程包括以下步骤：

1. 类加载： 首先，JVM会检查对象的类是否已经被加载。如果该类还没有被加载，JVM会通过类加载器加载该类的字节码文件。
2. 内存分配： 一旦类加载完成，JVM会在堆内存中为对象分配内存空间。Java的对象通常存储在堆中，堆是Java虚拟机管理的一块内存区域。
3. 初始化零值： 在分配内存后，JVM会对对象进行初始化。这包括将对象的实例变量设置为默认的零值（数值类型为0，布尔类型为false，引用类型为null）。
4. 构造方法调用： 接着，JVM会调用对象的构造方法（如果有的话）。构造方法负责完成对象的初始化工作，可以对实例变量进行赋值，执行其他必要的初始化操作。
5. 对象引用： 一旦对象成功初始化，JVM将返回一个指向该对象的引用。这个引用可以被赋给类变量、实例变量、局部变量等，使得程序可以通过引用访问和操作这个对象。

需要注意的是，对象的内存分配和初始化是原子操作的，这意味着在对象初始化完成之前，其他线程无法看到或访问到这个对象。这有助于确保多线程环境

此外，Java虚拟机可能会对对象的内存分配和回收采取一些优化措施，如对象池、分代垃圾收集等，以提高内存利用率和程序性能。

java对象的内存分布

• Java 对象头包括两个部分：Mark Word 和 Class Pointer，对于数组对象对象头还包括数组长度（Length），下面具体看一下每个部分：

  

对象头

Mark Word

用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码（HashCode）、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，这部分数据的长度在 32 位和 64 位的虚拟机（未开启压缩指针）中分别为 32 个比特和 64 个比特。

包含两部分类信息:

1. 存储对象自身运行时数据,哈希码,Gc分代年龄,锁状标志,线程持有的锁,偏向线程ID,偏向时间戳

• 实例数据(Instance Data)
• 对齐填充

Class Pointer

这部分是一个类型指针，即对象指向它的类型元数据的指针，Java 虚拟机通过这个指针来确定该对象是哪个类的实例。

并不是所有的虚拟机实现对象头都具有类型指针，这和对象的访问定位方式有关，主流的访问方式主要有使用句柄和直接指针两种：

使用句柄的方式：Java 堆中将可能会划分出一块内存来作为句柄池，reference 中存储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具体的地址信息

直接指针的方式：Java 堆中对象的内存布局就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，reference 中存储的直接就是对象地址，如果只是访问对象本身的话，就不需要多一次间接访问 的开销（HotSpot 虚拟机采用该方式，所以对象头中有类型指针用于存放对象结构的引用）

length

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，因为虚拟机可以通过普通 Java 对象的元数据信息确定 Java 对象的大小，但是如果数组的长度是不确定的，将无法通过元数据中的信息推断出数组的大小。

实例数据

实例数据部分是对象真正存储的有效信息，即我们在程序代码里面所定义的各种类型的字段内容，无论是从父类继承下来的，还是在子类中定义的字段都必须记录起来。这部分的存储顺序会受到虚拟机分配策略参数（-XX：FieldsAllocationStyle参数）和字段在 Java 源码中定义顺序的影响。 HotSpot 虚拟机默认的分配顺序为 longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops（Ordinary Object Pointers，OOPs），从以上默认的分配策略中可以看到，相同宽度的字段总是被分配到一起存放，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子类之前。如果 HotSpot 虚拟机的 +XX：CompactFields 参数值为 true（默认就为 true），那子类之中较窄的变量也允许插入父类变量的空隙之中，以节省出一点点空间。

这里指的是子类在继承父类的字段后,把原本填充的空间放上小的字段类型数据

对齐填充

对象的第三部分是对齐填充，这并不是必然存在的，也没有特别的含义，它仅仅起着占位符的作用。由于 HotSpot 虚拟机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，换句话说就是任何对象的大小都必须是 8 字节的整数倍。对象头部分已经被精心设计成正好是 8 字节的倍数（1 倍或者 2 倍），因此，如果对象实例数据部分没有对齐的话，就需要通过对齐填充来补全。

垃圾收集(GC)器和内存分配策略

• 什么是GC？

  GC 是 garbage collection 的缩写，意思是垃圾回收——把内存（特别是堆内存）中不再使用的空间释放掉；清理不再使用的对象。

• 为什么要GC？

  堆内存是各个线程共享的空间，不能无节制的使用。服务器运行的时间通常都很长。累积的对象也会非常多。这些对象如果不做任何清理，任由它们数量不断累加，内存很快就会耗尽。所以GC就是要把不使用的对象都清理掉，把内存空间空出来，让项目可以持续运行下去。

• 什么样的对象是垃圾对象？

  不再使用或获取不到的对象是垃圾对象。

• 如何把垃圾对象找出来？

  办法1：引用计数法（不采用，不能解决循环引用问题）

  办法2：可达性分析（从GC Roots对象出发，不可达的对象就是要清理的对象）

• 找到垃圾对象如何执行清理？

  具体的GC算法

对象已死:

在回收对象的时候 要确认对象不可能再被任何途径使用的对象(以下方法)

1.程序计数法

• 引用计数法是在对象每一次被引用时，都给这个对象专属的『引用计数器』+1。
• 当前引用被取消时，就给这个『引用计数器』-1。
• 当前『引用计数器』为零时，表示这个对象不再被引用了，需要让GC回收。
• 可是当对象之间存在交叉引用的时候，对象即使处于应该被回收的状态，也没法让『引用计数器』归零。

2.可达性分析法

核心原理：判断一个对象，是否存在从『堆外』到『堆内』的引用。

为了解决引用计数法的循环引用问题，Java 采用了可达性分析的方法。其实现原理是，将一系列"GCroot"对象作为搜索起点。如果在"GCroot"和一个对象之间没有可达的路径，则该对象被认为是不可访问的。

要注意的是，不可达对象不等价于可回收对象，不可达对象变为可回收对象至少要经过两次标记过程。两次标记后仍然是可回收对象，则将面临回收。

引用

jdk1.2之前:如何reference类型的数据中存储的数值代表的是另一块内存的其实地址,就称该reference数据是 代表某块内存,某个对象的引用

jdk1.2后:

• 强引用:最传统的引用定义,只要强引用关系还存在,垃圾收集器就永远不会回收掉被引用的对象
• 软引用:用来描述还有用,但是非必须的对象,只被弱引用关联的对象,在系统将要内存溢出前,会把这些对象列入回收范围之中,进行二次回收.如果这次回收还没有呢足够的内存,才会抛出内存溢出异常
• 弱引用:用来描述那些非必要对象,比软引用更弱一点,被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生为止,当垃圾收集器开始工作,无论当前内存是否足够,都会回收掉被弱引用关联的对象
• 虚引用:也称"幽灵引用"或者"幻影引用",它是最弱的一种引用关系作用是:在这个对象被回收掉 的时候收到一个系统通知

生存还是死亡

在可达性分析算法中判定为不可达的对象，也不是‘非死不可‘在清理之前会进行两次标记，如过没有发现可达链，则会被标记一次

随后进行一次筛选，筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize()方法

回收方法区

主要是对常量池的回收和对类的卸载。

在大量使用反射、动态代理、CGLib 、动态生成 JSP 以及 OSGi 场景都需要虚拟机具备类卸载功能，以保证不会出现内存溢出。

类的卸载条件：

• 堆中不含有该类的任何实例
• 该类的classloader被回收
• 该类对应的class对象没有被任何地方所引用，即没有通过反射访问该类方法

不过满足也不一定被卸载，可以通过 -Xnoclassgc 参数来控制是否对类进行卸载。

垃圾回收算法

1. 引用计数式垃圾收集
2. 追踪式垃圾收集

1.标记-清除

将存活的对象标记，然后清除未标记的对象。

缺点：标记、清除效率不高，且会产生不连续的内存碎片，导致无法给大对象分配内存

2.标记-整理

所有存活对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界外的对象。实现了内存连续

3.复制

将内存划分为两块，每次只使用其中一块，内存用完将存活的对象复制到另外上，然后进行清理。

HotSpot虚拟机中Eden和S区比例是：8:1:1,内存的利用率达到90%，如果每次回收有多于10%的存活对象，此时要借用老年代来存储放不下的对象

4分代收集

根据对象存活周期将内存划分为几块，不同区域采用不同算法。

一般堆分为新生代和老年代：新生代使用复制算法；老年代使用标记-清除或标记-整理算法。