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2、对象详解.md
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2、对象详解.md
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### 对象
#### 创建过程
1、当Java虚拟机遇到一条字节码new指令时，首先将去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表的类是否被加载、解析和初始化过。如果没有，那必须先执行相应的**类加载过程**，
2、在类加载检查通过后，接下来虚拟机将**为新生对象分配内存**。对象所需**内存的大小在类加载完成后便可完全确定**，为对象分配空间的任务实际上便等同于把一块确定大小的内存块从Java堆中划分出来。
* 内存分配
* 划分方式
* 指针碰撞：假设Java堆中内存是绝对规整的，所有被使用过的内存都被放在一边，空闲的内存被放在另一边，**中间放着一个指针作为分界点**的指示器，那所分配内存就仅仅是把那个指针向空闲空间方向挪动一段与对象大小相等的距离，这种分配方式称为“指针碰撞”（Bump ThePointer）。
* 空闲列表：但如果Java堆中的内存并不是规整的，已被使用的内存和空闲的内存相互交错在一起，那就没有办法简单地进行指针碰撞了，虚拟机就必须维护一个列表，记录上哪些内存块是可用的，在分配的时候**从列表中找到一块足够大的空间**划分给对象实例，并更新列表上的记录，这种分配方式称为“空闲列表”（Free List）。
* 选择哪种分配方式由 Java 堆是否规整决定，而 Java 堆是否规整又**由所采用的垃圾收集器是否带有空间压缩整理（Compact）的能力决定**。
* 当使用Serial、ParNew等带压缩整理过程的收集器时，系统采用的分配算法是指针碰撞，既简单又高效；
* 而当使用CMS这种基于清除（Sweep）算法的收集器时，理论上就只能采用较为复杂的空闲列表来分配内存。
* 线程安全
* 原因：并发情况下划分内存不是线程安全的，可能出现正在给对象A分配内存，指针还没来得及修改，对象B又同时使用了原来的指针来分配内存的情况
* 解决：
* 一种是对分配内存空间的动作进行**同步处理**——实际上虚拟机是采用 CAS 配上失败重试的方式保证更新操作的原子性
* 另外一种是把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行，即每个线程在 Java 堆中预先分配一小块内存，称为**本地线程分配缓冲**（Thread Local AllocationBuffer，TLAB），哪个线程要分配内存，就在哪个线程的本地缓冲区中分配，只有本地缓冲区用完了，分配新的缓存区时才需要同步锁定。虚拟机是否使用TLAB，可以通过-XX：+/-UseTLAB参数来设定。
3、内存分配完成之后，虚拟机必须将分配到的内存空间（但不包括对象头）都**初始化为零值**，如果使用了 TLAB 的话，这一项工作也可以提前至 TLAB 分配时顺便进行。这步操作**保证了对象的实例字段在 Java 代码中可以不赋初始值就直接使用，使程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值**。
4、接下来，Java虚拟机还要对对象进行必要的设置，主要是**设置对象头**，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Object::hashCode()方法时才计算）、对象的GC分代年龄等信息。
5、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**还未调用，即 Class文件中的\<init>() 方法还没有执行。
#### 内存布局
在HotSpot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（Header）**、**实例数据（Instance Data）**和 **对齐填充（Padding）**。
对象头
* Markword：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，官方称它为“Mark Word”。其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。
* 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（即如果虚拟机栈帧的局部变量表里，如果是引用类型且通过句柄池的方式寻址到对象实例，那么句柄是可以保存类型信息地址的）。
* 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。
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。
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。
#### 访问定位
访问定位是针对具体的方法，在其栈帧中的本地变量表中，如果是引用类型，那么如何定位到实例对象。
主流的访问方式主要有使用 **句柄** 和 **直接指针** 两种
句柄
* 如果使用句柄访问的话，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
* 如果使用直接指针访问的话，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，但是对象的对象头就必须保存类型指针。使用直接指针来访问最大的好处就是速度更快，它节省了一次指针定位的时间开销，由于对象访问在Java中非常频繁，因此这类开销积少成多也是一项极为可观的执行成本，对于 HotSpot 就使用第二种方式进行对象访问。
