Understanding the JVM：Java中对象产生初始化过程

2013-12-03

实例

直接看下面代码：

class Parent {
	static {
		System.out.println("---static Parnet---");
	}

	public Parent() {
		System.out.println("----Parent----");
	}
}

class Child extends Parent {
	static Other other = new Other();

	public Child() {
		System.out.println("----Child-----");
	}

	Brother b = new Brother();
}

class Brother {
	static {
		System.out.println("---static Brother---");
	}

	public Brother() {
		System.out.println("----Brother----");
	}
}

class Other {
	static {
		System.out.println("---static Other---");
	}

	public Other() {
		System.out.println("---Other---");
	}
}

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		 Child child=new Child();
	}
}

运行结果：

---static Parnet---
---static Other---
---Other---
----Parent----
---static Brother---
----Brother----
----Child-----

具体解释：

简单总结一下：

父类优先：
1. 父类的 Class，优先
2. 父类的成员对象和构造函数，优先
类优先：静态方法和静态对象
对象：
1. 普通成员：初始化
2. 构造函数

创建对象

在 Java 语言层面上，我们创建一个对象是如此简单：ClassA intance = new ClassA(); 但是在虚拟机内部，其实经历了非常复杂的过程才完成了这一个程序语句。

虚拟机遇到一条 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引用，并且检查这个符号引用代表的类是否已经被加载、解析和初始化过。如果没有，就得执行类的加载过程；
类加载检查过之后，虚拟机就为这个新生对象分配内存。目前有两种做法，使用哪种方式是由 GC 回收器是否带有压缩整理功能决定的:
- 指针碰撞（Bump the Pointer）：没用过的内存和用过的内存用一个指针划分（所以需要保证 java 堆中的内存是整理过的，一般情况是使用的 GC 回收器有 compact 过程），假如需要分配8个字节，指针就往空闲内存方向，挪8个字节；
- 空闲列表（Free List）：虚拟机维护一个列表，记录哪些内存是可用的，分配的时候从列表中遍历，找到合适的内存分配，然后更新列表

上面解决了分配内存的问题，但是也引入了一个新的问题：并发！！！

就刚才的一个修改指针操作，就会带来隐患：对象 A 正分配内存呢，突然！！对象 B 又同时使用了原来的指针来分配 B 的内存。解决方案也有两种：

同步处理——实际上虚拟机采用 CAS 配上失败重试来保证更新操作的原子性
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，成为本地线程分配缓存（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。哪个线程要分配内存，就在哪个线程的 TLAB 上分配，用完并分配新的TLAB时，才需要同步锁定（虚拟机是否使用 TLAB，可以通过-XX:+/-UseTLAB 参数来设置）

好了，上面给内存分配了空间，那么内存清零放在什么时候呢？一种情况是分配 TLAB 的时候，就对这块分配的内存清零，或者可以在使用前清零，这个自己实现。

接下来要对对象进行必要的设置，比如

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 hashcode 值是多少
对象的 GC 分代年龄等信息

这些信息都放在对象头中。

HotSpot VM，使用上面的字节码规范，对象的头部，包含了指向的类对象地址，因此，属于直接引用方式，访问对象；策略上，还有另一种方式：对象句柄访问对象。

上面的步骤都完成后，从虚拟机角度来看，一个新的对象已经产生了，但是从 Java 程序的视角来看，对象创建才刚刚开始——方法还没有执行，所有的字段都还为零。而这个过程又是一个非常复杂过程，具体可以参考前面的文章，讲解 Java 的对象是如何初始化的。从编译阶段的 constantValue 到准备阶段、初始化阶段、运行时阶段都有涉及。

继续：Java对象创建之后，如何初始化？

对象的内存中布局

首先我们要知道的是：在 HotSpot 虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instantce Data）、对齐补充（Padding）。当然，我们不必要知道太深入，大概知道每个部分的作用即可：

对象头（Header）：包含两部分信息
- 第一部分用于存储对象自身的运行时数据，如 hashcode 值、GC 分代的年龄、锁状态标志、线程持有的锁等，官方称为“Mark Word”。
- 第二部分是类型指针，即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
实例数据（Instance Data）：就是程序代码中所定义的各种类型的字段内容
内存对齐：这个在前面博文中已经说过好多次了，不懂的可以去看看即可

对象的访问定位

对象的访问定位，这个问题要好好整理一下，特别是两个配图。

如何访问对象实例呢？也就是说，如何找到对象实例？两种方式：

（insideJVM ed 2-Chapter 5）有详细的配图和介绍，还没有细看

使用句柄

一个对象实例，需要对象的类数据（类型数据）、对象的实例数据，两类数据共同实现一个对象实例。

使用句柄：Java Heap中开辟一个句柄池，JVM Stack中对象reference就是一个句柄，每个句柄指向对象地址和类地址；

疑问：对象引用、对象句柄，是什么？

对象引用：指向对象实例；
对象句柄：包含对象引用、类的引用；

直接指针

直接指针：JVM Stack中对象reference直接指向对象的实例数据，同时，对象实例数据指向类数据。

使用句柄 vs. 直接指针

两种方式的目的相同：找到对象实例，并访问对象实例。由于实现方式不同，有如下差异：

使用句柄，访问对象实例，好处：reference中存储的是稳定的句柄地址，不会随着GC 对象位置的移动发生改变，只需要调整句柄中对象实例的地址；
直接指针，访问对象实例，好处：访问速度快，节省了一次指针定位的时间开销；Sun HotSpot VM使用直接指针方式访问对象；

原文地址：https://ningg.top/understanding-jvm-java-object-init-process/

点击:联系我

点击查看评论(Note:可能被墙了)

微信公众号 ningg, 联系我