熟悉HotSpot中的对象

对象的内存布局

在HotSpot虚拟机中，对象的内存布局分为以下3个区域：

• 对象头
• 实例数据
• 对齐填充
  

对象头

对象头包含Mark Word和类型指针2个部分。如果是数组对象，则有一部分存储数组的长度。
Mark Word中存储：

• 哈希吗（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

类型指针

类型指针Klass存储该对象的类对象的内存地址，可以通过该指针知道对象是属于哪个类。

实例数据

实例数据部分就是成员变量的值，其中包括父类成员变量和本类成员变量。

对齐填充

保证对象内存大小是8字节的倍数，不足的部分按填充对齐。

对象的创建过程

1. 类加载检查
   先检查对象的类是否加载，没有加载则先加载类。（类加载完成后就能计算出对象的大小，请参考Java如何计算对象大小
2. 内存分配
   给对象分配内存，如果使用TLAB，则优先在TLAB空间分配，再在Eden区分配。如果内存规整则使用指针碰撞方式分配内存，不规整则使用空闲列表方式分配内存。

• 指针碰撞
  内存规整（说明垃圾回收采用的是标记整理算法），已使用内存和空闲内存分界线上放着一个指针左为分界指示器。只需要将指针移动往空闲内存一端移动对象大小的距离。
• 空闲列表
  内存不规整（说明垃圾回收采用的是标记清除算法，有碎片），那么VM必须维护一个列表，记录哪些内存是空闲可用的，分配时从空闲列表中找到一块足够大的内存给对象示例使用。

3. 初始化

• 设置零值
  内存分配完成后，虚拟机会将分配到内存的空间都初始化为零值。（不包含对象头）
  这也保证了Java代码不赋值初始化就直接使用，程序能访问到这些字段的数据类型对应的零值。
• 设置对象头信息
  – 设置klass指针为对应类对象的地址
  – 对象的hashCode
  – 对象的分代年龄 等
• 执行构造方法
  执行对象所属类定义的init构造方法，完成初始化。

至此，一个可用的对象才算是完全创建出来。

对象的访问方式

对象的存储空间是在堆中分配的，但是这个对象的引用（存的是地址）却是在栈中分配的。
Java程序通过栈上的reference引用来操作堆上的具体对象。

目前对象的访问方式有句柄访问和直接指针访问方式。

句柄访问方式

对象引用内存储的是指向句柄地址，句柄对象中包含对象实例数据指针和类型数据指针。

直接指针访问方式

对象引用中存储的是对象实例数据指针，再通过对象头里的klass指针找到对象类型数据。

总结：
使用句柄方式访问，优点是对象变化时栈中的reference的值不用改变，存储的是稳定的句柄地址；
而使用直接指针方式访问最大好处就是速度更快，它节省了一次指针定位的时间开销。
HotSpot虚拟机采用直接指针的对象访问方式。

参考资料

• 周志明 * 《深入理解Java虚拟机》