JVM—对象的创建流程与内存分配

对象创建的流程图如下：

对象的内存分配方式

内存分配的方式有两种：

• 指针碰撞（Bump the Pointer）
• 空闲列表（Free List）

指针碰撞

指针碰撞示意图如下：

内存分配安全问题:

虚拟机给A线程分配内存的过程中，指针未修改，此时B线程同时使用了该内存，就会出现问题。

解决方式：

• CAS乐观锁:JVM虚拟机采用CAS失败重试的方式保证更新操作的原子性；
• TLAB (Thread Local Allocation Buffer)本地线程分配缓存，预分配。

分配主流程

首先从TLAB里面分配，如果分配不到，再使用CAS从堆里面划分。

对象如何进入老年代

对象进入老年代流程如下：

• 新对象大多数默认都进入Eden；

• 对象进入老年代的四种情况：

  • 年龄太大 MinorGC15次 【 -XX:MaxTenuringThresHOLD 】；

  • 动态年龄判断:MinorGC后会动态判断年龄，将符合要求对象移入老年代；

    MinorGC之后，发现Survivor区中的一批对象的总大小大于了这块Survivor区的50%，那么就会将此时大于等于这批对象年龄最大值的所有对象，直接进入老年代。

    例子: Survivor区中有一批对象，年龄分别为年龄1+年龄2+年龄n的多个对象,对象总和大小超过了Survivor区域的50%，此时就会把年龄n及以上的对象都放入老年代。希望那些可能是长期存活的对象，尽早进入老年代。
    比率可以由-XX:TargetsurvivorRatio指定
    

  • 大对象直接进入老年代1M【 -XX:PretenureSizeThreshold 】；（前提是Serial和ParNew收集器）

    为了避免大对象分配内存时的复制操作降低效率。

    避免了Eden和Survivor区的复制。

  • MinorGC后存活对象太多无法放入Survivor。

空间担保机制

空间担保机制:当新生代无法分配内存的时候，我们想把新生代的老对象转移到老年代，然后把新对象放入腾空的新生代。此种机制我们称之为内存担保。

空间担保流程图如下：

对象内存布局

对象内存布局示意图如下：

对象里的三个区

堆内存中，一个对象在内存中存储的布局可以分为三块区域:

• 对象头(Header) : Java对象头占8byte。如果是数组则占12byte。因为JVM里数组size需要使用4byte存储。

  • 标记字段MarkWord:

    • 用于存储对象自身的运行时数据，它是synchronized实现轻量级锁和偏向锁的关键。

    • 默认存储:对象HashCode、GC分代年龄、锁状态等等信息。

    • 为了节省空间，也会随着锁标志位的变化，存储数据发生变化。

      

  • 类型指针KlassPoint:

    • 是对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例
    • 开启指针压缩存储空间4byte，不开启8byte。
    • JDK1.6+默认开启

  • 数组长度:如果对象是数组，则记录数组长度，占4个byte，如果对象不是数组则不存在。

  • 对齐填充:保证数组的大小永远是8byte的整数倍。

• 实例数据(Instance Data):生成对象的时候，对象的非静态成员变量也会存入堆空间

• 对齐填充(Padding) :JVM内对象都采用8byte对齐，不够8byte的会自动补齐。

如何访问一个对象

有两种方式:

1. 句柄:稳定，对象被移动只要修改句柄中的地址

2. 直接指针:访问速度快，节省了一次指针定位的开销