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Java對(duì)象存儲(chǔ)內(nèi)存布局詳解

更新時(shí)間：2023年04月28日 10:37:40 作者：在下uptown

眾所周知，Java是一門(mén)面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，那么一個(gè)對(duì)象在內(nèi)存中都包含什么東西呢，本文主要詳細(xì)介紹了Java對(duì)象的內(nèi)存布局，訪問(wèn)定位，創(chuàng)建過(guò)程，線(xiàn)程安全，感興趣的小伙伴可以跟著小編一起來(lái)學(xué)習(xí)

Java對(duì)象存儲(chǔ)內(nèi)存布局

眾所周知，Java是一門(mén)面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，那么一個(gè)對(duì)象在內(nèi)存中都包含什么東西呢，首先，對(duì)象大部分是存儲(chǔ)在堆上的(逃逸除外 )。

那么對(duì)象存儲(chǔ)在堆中主要分為三個(gè)部分

對(duì)象頭、對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)、對(duì)齊補(bǔ)充（數(shù)組會(huì)多一個(gè)數(shù)組長(zhǎng)度）
對(duì)象頭：
mark word： 存儲(chǔ)對(duì)象的hashCode、鎖信息（鎖升級(jí)）或分代年齡或GC標(biāo)志等信息

類(lèi)型指針： 存儲(chǔ)指向?qū)ο笏鶎兕?lèi)（元數(shù)據(jù)中class文件）的指針，JVM通過(guò)這個(gè)確定這個(gè)對(duì)象屬于哪個(gè)類(lèi)
對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)：
new出的對(duì)象信息，存放類(lèi)的屬性數(shù)據(jù)信息，包括父類(lèi)的屬性信息；
對(duì)齊補(bǔ)充
數(shù)組對(duì)象會(huì)多對(duì)齊填充

JVM要求對(duì)象占用的空間必須是8 的倍數(shù)，方便內(nèi)存分配（以字節(jié)為最小單位分配），因此這部分就是用于填滿(mǎn)不夠的空間湊數(shù)用的。

Java對(duì)象的訪問(wèn)定位

主流的訪問(wèn)方式主要有句柄與直接指針
句柄：
Java堆中劃分出一塊內(nèi)存作為句柄池，棧中的reference中存儲(chǔ)的事對(duì)象的句柄地址，而句柄中包含了對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)與類(lèi)型數(shù)據(jù)各自具體的地址信息
直接指針：
java堆中對(duì)象的內(nèi)存布局必須考慮如何防止訪問(wèn)類(lèi)型數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，reference中存儲(chǔ)的直接是對(duì)象地址。
直接指針訪問(wèn)對(duì)象不需要多一次間接訪問(wèn)開(kāi)銷(xiāo)，而句柄方便在對(duì)象地址發(fā)生改變時(shí)（垃圾回收會(huì)移動(dòng)對(duì)象地址）只需要改變句柄中的指針引用本身不需要改變。

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Java對(duì)象的創(chuàng)建過(guò)程

虛擬機(jī)遇到new指令時(shí)，先去檢查指定的類(lèi)是否被加載、驗(yàn)證、準(zhǔn)備（為類(lèi)中的所有靜態(tài)變量分配內(nèi)存空間，并為其設(shè)置一個(gè)初始值 ）、解析、初始化過(guò)。
類(lèi)檢查后虛擬機(jī)為新對(duì)象分配內(nèi)存

如何保證并發(fā)情況分配堆內(nèi)存安全

虛擬機(jī)采用CAS配上失敗重試保證原子性

把內(nèi)存分配交給線(xiàn)程，在創(chuàng)建線(xiàn)程時(shí)分配空間，把分配內(nèi)存的任務(wù)交給線(xiàn)程支配。通過(guò)TLAB(Thread local Allocation Buffer)開(kāi)啟
分配完內(nèi)存后設(shè)置對(duì)象頭，如哪個(gè)類(lèi)的實(shí)例、hashcode、類(lèi)的元數(shù)據(jù)信息指針（方法區(qū)）
執(zhí)? init ?法（內(nèi)核方法），初始化成員變量，執(zhí)?實(shí)例化代碼塊，調(diào)?類(lèi)的構(gòu)造?法，并把堆內(nèi)對(duì)象的?地址賦值給引?變量。

Java對(duì)象分配內(nèi)存是否線(xiàn)程安全

CAS 加失敗重試保證更新原?性。
把內(nèi)存分配按線(xiàn)程劃分在不同空間，即每個(gè)線(xiàn)程在 Java 堆中預(yù)先分配??塊內(nèi)存，叫做本地線(xiàn)程分配緩沖 TLAB，哪個(gè)線(xiàn)程要分配內(nèi)存就在對(duì)應(yīng)的 TLAB 分配，TLAB ?完了再進(jìn)?同步。