垃圾收集器与内存分配策略( 九 )


4. 接下来,Java虚拟机还要对对象进行必要的设置,例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码(实际上对象的哈希码会延后到真正调用::()方法时才计算)、对象的GC分代年龄等信息 。这些信息存放在对象的对象头( )之中 。根据虚拟机当前运行状态的不同,如是否启用偏向锁等,对象头会有不同的设置方式 。
5. 在上面工作都完成之后,从虚拟机的视角来看,一个新的对象已经产生了 。但是从Java程序的视角看来,对象创建才刚刚开始——构造函数,即Class文件中的()方法还没有执行,所有的字段都为默认的零值,对象需要的其他资源和状态信息也还没有按照预定的意图构造好 。一般来说(由字节码流中new指令后面是否跟随指令所决定,Java编译器会在遇到new关键字的地方同时生成这两条字节码指令,但如果直接通过其他方式产生的则不一定如此),new指令之后会接着执行()方法,按照程序员的意愿对对象进行初始化,这样一个真正可用的对象才算完全被构造出来 。
补充:这个指令是负责调用 init 方法的 。
对象内存布局
在虚拟机里,对象在堆内存中的存储布局可以划分为三个部分:对象头()、实例数据( Data)和对齐填充() 。
虚拟机对象的对象头部分包括两类信息 。第一类是用于存储对象自身的运行时数据,如哈希码()、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,官方称它为“Mark Word” 。对象需要存储的运行时数据很多,其实已经超出了32、64位结构所能记录的最大限度,但对象头里的信息是与对象自身定义的数据无关的额外存储成本,考虑到虚拟机的空间效率,Mark Word被设计成一个有着动态定义的数据结构,以便在极小的空间内存储尽量多的数据,根据对象的状态复用自己的存储空间 。例如在32位的虚拟机中,如对象未被同步锁锁定的状态下,Mark Word的32个比特存储空间中的25个比特用于存储对象哈希码,4个比特用于存储对象分代年龄,2个比特用于存储锁标志位,1个比特固定为0,在其他状态(轻量级锁定、重量级锁定、GC标记、可偏向)下对象的存储内容如表
对象头的另外一部分是类型指针,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都必须在对象数据上保留类型指针,换句话说,查找对象的元数据信息并不一定要经过对象本身,这点我们会在下一节具体讨论(如何定位对象) 。此外,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 。
接下来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:e参数)和字段在Java源码中定义顺序的影响 。虚拟机默认的分配顺序为longs/、ints、/chars、bytes/、oops(,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 。如果虚拟机的+XX: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 。