01-Basic

1. 前言

  • 运行着的线上系统，突然卡死，系统无法访问，甚至直接OOM！
  • 想解决线上GC问题
  • 实际项目中如何调优JVM参数，如何解决GC、OOM等问题
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2. 架构师都在思考什么？

  • 如何让系统更快？
  • 如何避免系统出现瓶颈？

知乎上有条帖子：应该如何看招聘信息，直通年薪50万+？

  • 参与现有系统的性能优化、重构，保证平台性能、稳定性
  • 根据业务场景、需求，决定技术方向，做技术选型
  • 能够独立架构和设计海量数据下，高并发分布式解决方案，满足功能和非功能需求
  • 解决各类潜在系统风险，核心功能的架构与代码编写
  • 分析系统瓶颈，解决各种疑难杂症，性能调优等

3. Java vs C++

  • C语言需要自己来分配、回收内存，Java全部交给JVM进行分配、回收
  • GC机制打理了很多繁琐工作，大大提高了开发效率。但是，GC不是万能的，懂得JVM内部的内存结构、工作机制，是设计高扩展性应用和诊断运行时问题的基础，也是Java工程师进阶的必备能力
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4. 推荐书籍

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5. Java生态圈

Java是目前应用最为广泛的软件开发平台之一。随着Java以及Java社区的不断壮大，Java也早已不再是简简单单的一门计算机语言了，它更是一个平台、一种文化、一个社区

  • 作为一个平台。JVM扮演着举足轻重的作用
    • Groovy、Scala、JRuby、Kotlin等都是Java平台的一部分
  • 作为一种文化。Java几乎成为了“开源”的代名词
    • 第三方开源软件和框架。eg：Tomcat、Struts、MyBatis、Spring...
    • 就连JDK和JVM自身也有不少开源的实现。eg：OpenJDK、Harmony
  • 作为一个社区。Java拥有全世界最多的技术拥护者和开源社区支持，有数不清的论坛和资料。从桌面应用软件、嵌入式开发到企业级应用、后台服务器、中间件，都可以看到Java的身影。其应用形式之复杂、参与人数之众多也令人咋舌
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  • 每种语言都需要转换成字节码文件，最后字节码文件都能通过JVM进行运行、处理
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  • 随着JDK7的正式发布，JVM的设计者们通过JSR-292规范，基本实现在Java虚拟机平台上运行非Java语言编写的程序
  • JVM根本不关心运行在其内部的程序到底是何种编程语言编写的，它只关心“字节码”文件。也就是说JVM拥有语言无关性，并不会单纯地与Java语言“终身绑定”，只要其他编程语言的编译结果满足并包含JVM的内部指令集、符号表以及其他的辅助信息，它就是一个有效的字节码文件，就能够被JVM所识别并装载运行

6. 字节码

  • 平时说的Java字节码，指的是用Java语言编译成的字节码。准确的说任何能在JVM上执行的字节码格式都是一样的。应该统称为：JVM字节码
  • 不同的编译器，可以编译出相同的字节码文件，字节码文件也可以在不同的JVM上运行
  • JVM与Java语言并没有必然的联系，只与特定的二进制文件格式（.class）所关联，Class文件中包含了JVM指令集（或称为字节码、Bytecodes）和符号表，还有一些其他辅助信息

7. 多语言混合编程

  • Java平台上的多语言混合编程正成为主流，通过特定领域的语言去解决特定领域的问题，是当前软件开发应对日趋复杂的项目需求的一个方向
  • 试想一下，在一个项目之中，并行处理用Clojure语言编写，展示层使用JRuby/Rails，中间层则是Java，每个应用层都将使用不同的编程语言来完成，而且，接口对每一层的开发者都是透明的，各种语言之间的交互不存在任何困难，就像使用自己语言的原生API一样方便，因为它们最终都运行在一个虚拟机之上
  • 对这些运行于JVM之上，Java之外的语言，来自系统级的、底层的支持正在迅速增强。以《JSR-292》为核心的一系列项目和功能改进（eg：Da Vinci Machine项目、Nashorn引擎、InvokeDynamic指令、java.lang.invoke包等），推动JVM从“Java语言的虚拟机”向“多语言虚拟机”方向发展

8. Java发展重大事件

  • 1990年，在Sun计算机公司中，由Patrick Naughton、MikeSheridan及James Gosling领导的小组Green Team，开发出的新的程序语言，命名为Oak，后期命名为Java
  • 1995年，Sun正式发布Java和HotJava产品，Java首次公开亮相
  • 1996年1月23日sun MicroSystems发布了JDK 1.0
  • 1998年，JDK1.2版本发布。同时，sun发布了JSP/Servlet、EJB规范，以及将Java分成了J2EE、J2SE和J2ME。这表明了Java开始向企业、桌面应用和移动设备应用3大领域挺进
  • 2000年，JDK1.3发布，Java HotSpot Virtual Machine正式发布，成为Java的默认虚拟机
  • 2002年，JDK1.4发布，古老的Classic虚拟机退出历史舞台
  • 2003年年底，Java平台的scala正式发布，同年Groovy也加入Java阵营
  • 2004年，JDK1.5发布。同时JDK1.5改名为JavaSE5.0
  • 2006年，JDK6发布。同年，Java开源并建立了OpenJDK。顺理成章，Hotspot也成为了OpenJDK中的默认虚拟机
  • 2007年，Java平台迎来了新伙伴Clojure
  • 2008年，Oracle收购了BEA，得到了JRockit虚拟机
  • 2009年，Twitter宣布把后台大部分程序从Ruby迁移到scala，这是Java平台的又一次大规模应用
  • 2010年，Oracle收购了sun，获得Java商标和最具价值的HotSpot虚拟机。此时，Oracle拥有市场占用率最高的两款虚拟机HotSpot和JRockit，并计划在未来对它们进行整合：HotRockit
  • 2011年，JDK7发布。在JDK1.7u4中，正式启用了新的垃圾回收器G1
  • 2017年，JDK9发布。将G1设置为默认GC，替代CMS
    • 同年，IBM的J9开源，形成了现在的Open J9社区
  • 2018年，Android的Java侵权案判决，Google赔偿Oracle计88亿美元
    • 同年，Oracle宣告Java EE成为历史名词，JDBC、JMS、Servlet赠予Eclipse基金会
    • 同年，JDK11发布，LTS版本的JDK，发布革命性的ZGC，调整JDK授权许可
  • 2019年，JDK12发布，加入RedHat领导开发的shenandoah GC
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在JDK11之前，OracleJDK中还会存在一些OpenJDK中没有的、闭源的功能。但在JDK11中，可以认为OpenJDK和OracleJDK代码实质上已经完全一致的程度

9. 虚拟机&Java虚拟机

1. 虚拟机

所谓虚拟机（Virtual Machine），就是一台虚拟的计算机。它是一款软件，用来执行一系列虚拟计算机指令。大体上，虚拟机可以分为系统虚拟机和程序虚拟机

  • 系统虚拟机。大名鼎鼎的Visual Box、VMware，它们完全是对物理计算机的仿真，提供了一个可运行完整操作系统的软件平台
  • 程序虚拟机。典型代表就是Java虚拟机，它专门为执行单个计算机程序而设计，在JVM中执行的指令为Java字节码指令

无论是系统虚拟机还是程序虚拟机，在上面运行的软件都被限制于虚拟机提供的资源中

2. Java虚拟机

  • JVM是一台执行Java字节码的虚拟计算机，它拥有独立的运行机制，其运行的Java字节码也未必由Java语言编译而成
  • JVM平台的各种语言可以共享JVM带来的跨平台性、优秀的垃圾回器，以及可靠的即时编译器
  • Java技术的核心就是Java虚拟机（JVM，Java Virtual Machine），因为所有的Java程序都运行在JVM内部
  • JVM就是二进制字节码的运行环境，负责装载字节码到其内部，解释/编译为对应平台上的机器指令执行。每一条Java指令，JVM规范中都有详细定义
  • 特点：
    • 一次编译，到处运行
    • 自动内存管理
    • 自动垃圾回收功能

10. JVM的位置

JVM是运行在操作系统之上的，它与硬件没有直接的交互

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Java的体系结构

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11. JVM整体结构

  • HotSpot是目前市面上高性能VM的代表作之一
  • 采用解释器与即时编译器并存的架构
  • 在今天，Java程序的运行性能早已脱胎换骨，已经达到了可以和C/C++程序一较高下的地步
  • 执行引擎包含三部分
    • 解释器
    • 及时编译器
    • 垃圾回收器
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12. Java代码执行流程

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13. JVM架构模型

Java编译器输入的指令流基本上是一种基于栈的指令集架构，另外一种则是基于寄存器的指令集架构

  1. 基于栈式架构的特点
    • 设计和实现更简单，适用于资源受限的系统
    • 避开了寄存器的分配难题，使用零地址指令方式分配
    • 指令流中的指令大部分是零地址指令，其执行过程依赖于操作栈。指令集更小，编译器容易实现
    • 不需要硬件支持，可移植性更好，更好实现跨平台
// 2 + 3
iconst_2	// 常量2入栈
istore_1
iconst_3	// 常量3入栈
istore_2
iload_1
iload_2
iadd		// 常量2/3出栈，执行相加
istore_0	// 结果5入栈
  1. 基于寄存器架构的特点
    • 典型的应用是x86的二进制指令集。eg：传统的PC以及Android的Davlik VM
    • 指令集架构则完全依赖硬件，可移植性差
    • 性能优秀和执行更高效，花费更少的指令去完成一项操作
    • 在大部分情况下，基于寄存器架构的指令集往往都以一地址指令、二地址指令、三地址指令为主
      • 而基于栈式架构的指令集却是以零地址指令为主
// 2 + 3
mov eax,2 // 将eax寄存器的值设为1
add eax,3 // 使eax寄存器的值加3

由于跨平台性的设计，Java的指令都是根据栈来设计的。不同平台CPU架构不同，所以不能设计为基于寄存器的

  • 优点：跨平台，指令集小，编译器容易实现
  • 缺点：性能下降，实现同样的功能需要更多的指令

时至今日，尽管嵌入式平台已经不是Java程序的主流运行平台了（准确来说是HotSpot的宿主环境已经不局限于嵌入式平台了），那么为什么不将架构更换为基于寄存器的架构呢？

  • 跨平台性
  • 指令集小
  • 指令多
  • 执行性能比寄存器差

14. 字节码反编译

public class StackStruTest {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 2 + 3;
    }
}

javap -v StackStruTest.class

public static void main(java.lang.String[]);
  descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
  Code:
    stack=2, locals=4, args_size=1
       0: iconst_2
       1: istore_1
       2: iconst_3
       3: istore_2
       4: iload_1
       5: iload_2
       6: iadd
       7: istore_3
       8: return
    LineNumberTable:
      line 9: 0
      line 10: 2
      line 11: 4
      line 12: 8
    LocalVariableTable:
      Start  Length  Slot  Name   Signature
          0       9     0  args   [Ljava/lang/String;
          2       7     1     i   I
          4       5     2     j   I
          8       1     3     k   I

15. JVM生命周期

1. VM启动

JVM的启动是通过引导类加载器（Bootstrap）创建一个初始类（initial class）来完成的，这个类由VM的具体实现指定

2. VM执行

  • 一个运行中的JVM有着一个清晰的任务：执行Java程序
  • 程序开始执行时他才运行，程序结束时他就停止
  • 执行一个所谓的Java程序时，真真正正在执行的是一个叫做JVM的进程

3. VM退出

  • 程序正常执行结束
  • 程序在执行过程中遇到了异常或错误而终止
  • 由于OS出现错误而导致JVM进程终止
  • 某线程调用Runtime类或System类的exit方法，或Runtime类的halt方法，并且Java安全管理器也允许exit或halt操作
  • 除此之外，JNI（Java Native Interface）规范描述了用JNI Invocation API来加载或卸载JVM时，JVM的退出情况

16. JVM发展历程

1. Sun Classic VM

  • 早在1996年Java1.0版本的时候，Sun公司发布了一款名为Sun Classic VM的JVM，它同时也是世界上第一款商用Java虚拟机，JDK1.4时完全被淘汰
  • 这款VM内部只提供解释器
  • 如果使用JIT编译器，就需要进行外挂。但是一旦使用了JIT编译器，JIT就会接管VM的执行系统。解释器就不再工作。解释器和编译器不能配合工作
  • Hotspot内置了此VM

2. Exact VM

为了解决上一个VM问题，jdk1.2时，Sun提供了此虚拟机

Exact Memory Management：准确式内存管理

  • 也可以叫Non-Conservative/Accurate Memory Management
  • VM可以知道内存中某个位置的数据具体是什么类型

具备现代高性能VM的维形

  • 热点探测（寻找出热点代码进行缓存）
  • 解释器与编译器混合工作模式

只在Solaris平台短暂使用，其他平台上还是Classic

  • 英雄气短，终被Hotspot替换

3. HotSpot VM

HotSpot历史

  • 最初由一家名为“Longview Technologies”的小公司设计
  • 1997年，此公司被Sun收购；2009年，Sun公司被甲骨文收购
  • JDK1.3时，HotSpot成为默认虚拟机

目前Hotspot占有绝对的市场地位，称霸武林

  • 不管是现在仍在广泛使用的JDK6，还是使用比例较多的JDK8中，默认的VM都是HotSpot
  • Sun/Oracle_JDK和Open_JDK的默认虚拟机
  • 默认介绍的VM都是HotSpot，相关机制也主要是指HotSpot的GC机制。（eg：其他两个商用虚机机都没有方法区的概念）

从服务器、桌面到移动端、嵌入式都有应用

  • 名称中的HotSpot指的就是它的热点代码探测技术
  • 通过计数器找到最具编译价值代码，触发即时编译或栈上替换
  • 通过编译器、解释器协同工作，在最优化的程序响应时间与最佳执行性能中取得平衡

4. BEA_JRockit

专注于服务器端应用

  • 不太关注程序启动速度，因此JRockit内部不包含解析器实现，全部代码都靠即时编译器编译后执行
  • 大量的行业基准测试显示，JRockit是世界上最快的JVM
  • 使用JRockit产品，客户已经体验到了显著的性能提高（一些超过了70%）和硬件成本的减少（50%）

优势：全面的Java运行时解决方案组合

  • JRockit面向延迟敏感型应用的解决方案，JRockit Real Time提供以毫秒或微秒级的JVM响应时间，适合财务、军事指挥、电信网络的需要
  • MissionControl服务套件，它是一组以极低的开销来监控、管理和分析生产环境中的应用程序的工具
  1. 2008年，JRockit被Oracle收购
  2. Oracle表达了整合两大优秀VM的工作，大致在JDK8中完成。整合的方式是在HotSpot的基础上，移植JRockit的优秀特性
  3. 高斯林：目前就职于谷歌，研究人工智能和水下机器人

5. IBM_J9

  • 全称：IBM Technology for Java Virtual Machine。简称IT4J，内部代号：J9
  • 市场定位与HotSpot接近，服务器端、桌面应用、嵌入式等多用途VM广泛用于IBM的各种Java产品
  • 目前，有影响力的三大商用虚拟机之一，也号称是世界上最快的JVM
  • 2017年左右，IBM发布了开源J9 VM，命名为Open_J9，交给EClipse基金会管理，也称为Eclipse_OpenJ9
  • OpenJDK => 是JDK开源了，包括了虚拟机

6. KVM、CLDC/CLDC_Hotspot

Oracle在Java ME两款虚拟机为：CDC/CLDC HotSpot Implementation VM

  1. KVM（Kilobyte）是CLDC-HI早期产品，目前移动领域地位尴尬，智能机被Android和iOS二分天下
  2. KVM简单、轻量、高度可移植，面向更低端的设备上还维持自己的一片市场
    • 智能控制器、传感器
    • 老人手机、经济欠发达地区的功能手机

7. Azul VM

  • 前面三大“高性能Java虚拟机”使用在通用硬件平台上
  • 这里Azul和BEALiquid是与特定硬件平台绑定、软硬件配合的专有虚拟机

高性能JVM中的战斗机

  • Azul VM是Azul Systems公司在HotSpot基础上进行大量改进，运行于Azul Systems公司的专有硬件Vega系统上的JVM
  • 每个Azul实例都可以管理至少数十个CPU和数百GB内存的硬件资源，并具备在巨大内存范围内实现可控GC时间的GCtor、专有硬件优化的线程调度等优秀特性

2010年，Azul Systems公司开始从硬件转向软件，发布了自己的zing JVM，可以在通用x86平台上提供接近于Vega系统的特性

8. Liquid VM

  • BEA公司开发的，直接运行在自家Hypervisor系统上
  • Liquid VM即是现在的JRockit VE（Virtual Edition），Liquid VM不需要OS的支持，或者说它自身实现了一个专用操作系统的必要功能，如线程调度、文件系统、网络支持等
  • 随着JRockit VM终止开发，Liquid VM项目也停止了

9. Apache Harmony

  • Apache也曾经推出过与JDK1.5和JDK1.6兼容的Java运行平台Apache Harmony
  • 它是IElf和Intel联合开发的开源JVM，受到同样开源的OpenJDK的压制，Sun坚决不让Harmony获得JCP认证，最终于2011年退役，IBM转而参与OpenJDK
  • 虽然目前并没有Apache Harmony被大规模商用的案例，但是它的Java类库代码吸纳进了Android SDK

10. Micorsoft JVM

  • 微软为了在IE3浏览器中支持Java Applets，开发了Microsoft JVM
  • 只能在window平台下运行。但确是当时Windows下性能最好的JVM
  • 1997年，Sun以侵犯商标、不正当竞争罪名指控微软成功，赔了Sun很多钱。微软Windows XP SP3中抹掉了其VM。现在Windows上安装的JDK都是HotSpot

11. Taobao JVM

由Ali_JVM团队发布。阿里是国内使用Java最强大的公司，覆盖云计算、金融、物流、电商等众多领域，需要解决高并发、高可用、分布式的复合问题。有大量的开源产品

  • 基于OpenJDK开发了自己的定制版本AlibabaJDK，简称AJDK。是整个阿里Java体系的基石
  • 基于OpenJDK Hotspot VM发布的国内第一个优化、深度定制且开源的高性能服务器版JVM
    • 创新的GCIH（GC invisible heap）技术实现了off-heap，即将生命周期较长的Java对象从heap中移到heap之外，并且GC不能管理GCIH内部的Java对象，以此达到降低GC频率和提升GC效率的目的
    • GCIH中的对象还能够在多个JVM进程中实现共享
    • 使用crc32指令实现JVM intrinsic降低JNI的调用开销
    • PMU hardware的Java profiling tool和诊断协助功能
    • 针对大数据场景的ZenGC
  • Taobao VM应用在阿里产品上性能高，硬件严重依赖intel的CPU，损失了兼容性，但提高了性能
  • 目前已经在淘宝、天猫上线，把Oracle官方JVM版本全部替换了

12. Dalvik VM

谷歌开发的，应用于Android系统，并在Android2.2中提供了JIT，发展迅猛

  • Dalvik VM只能称作虚拟机，而不能称作“Java虚拟机” ，它没有遵循 Java虚拟机规范。基于寄存器架构，不是栈架构。不能直接执行Java的Class文件。执行的是编译以后的dex文件。执行效率比较高
    • 执行的dex（Dalvik Executable）文件可以通过Class文件转化而来，使用Java语法编写应用程序，可以直接使用大部分的Java API等
  • Android 5.0使用支持提前编译（Ahead of Time Compilation，AoT）的ART VM替换Dalvik VM

13. Graal VM

2018年4月，Oracle Labs公开了Graal VM，号称 "Run Programs Faster Anywhere"，勃勃野心。与1995年Java的”write once，run anywhere"遥相呼应

  • Graal VM在HotSpot基础上增强而成的跨语言全栈虚拟机，可以作为“任何语言”的运行平台使用。语言包括：Java、Scala、Groovy、Kotlin、C、C++、Javascript、Ruby、Python、R等
  • 支持不同语言中混用对方的接口和对象，支持这些语言使用已经编写好的本地库文件
  • 工作原理：将这些语言的源代码或源代码编译后的中间格式，通过解释器转换为能被Graal VM接受的中间表示。Graal VM提供Truffle工具集快速构建面向一种新语言的解释器。在运行时还能进行即时编译优化，获得比原生编译器更优秀的执行效率

如果说HotSpot有一天真的被取代，Graal希望最大。Java的软件生态也没有丝毫变化

17. 总结

具体JVM的内存结构，其实取决于其实现，不同厂商的JVM，或者同一厂商发布的不同版本，都有可能存在一定差异。主要以Oracle HotSpot VM为默认虚拟机

18. 对象实例化

1. 对象创建方式

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  1. new
    • 最常见的方式
    • 单例类中的静态方法
    • OoxxBuilder/OoxxFactory的静态方法
  2. Class的newInstance()，反射方式：只能调用空参构造器，权限必须public
    • 在JDK9里面被标记为过时的方法
  3. Constructor的newInstance(Xxx)：反射方式，可以调用空参、带参的构造器，权限没有要求
  4. 使用clone()：不调用任何构造器，当前类需要实现Cloneable接口，重写clone()
  5. 使用反序列化：从文件、网络中获取一个对象二进制流。序列化一般用于Socket网络传输
  6. 第三方库Objenesis

2. 创建对象步骤

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1. 加载类元信息

JVM遇到一条new指令，首先去检查这个指令的参数能否在Metaspace的运行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已经被Loading、Linking、Initialization（即判断类元信息是否存在）

  • 如果没有，那么在双亲委派模式下，使用当前类加载器ClassLoader，以（包名 + 类名）为key进行查找对应的Class文件
    • 如果没有找到文件，则抛出ClassNotFoundException
    • 如果找到，则进行类加载，并生成对应的Class类对象

2. 对象分配内存

  • 首先计算Obj占用空间大小，在Heap中划分一块给新Obj。如果实例成员变量是引用变量，仅分配引用变量空间即可，即4byte大小
  • 采用哪种分配方式由Heap是否规整所决定，而Heap是否规整又由所采用的GCtor是否带有压缩整理功能决定
  1. 指针碰撞（Bump The Point）：内存规整
    • JVM将采用指针碰撞法来为对象分配内存。所有用过的内存在一边，空闲的内存放另外一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，分配内存就仅仅是把指针指向空闲那边挪动一段与Obj大小相等的距离
    • 如果GCtor是Serial、ParNew基于压缩算法的，JVM采用这种分配方式。一般使用带Compact（整理）过程的收集器时，使用指针碰撞
  2. 空闲列表（Free List）：内存不规整
    • JVM需要维护一个列表
    • 已使用的内存和未使用的内存相互交错。空闲列表记录哪些内存块是可用的，分配时从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例，并更新列表上的内容

3. 处理并发问题

  • 采用（CAS + 失败重试）保证更新的原子性
  • 每个线程预先分配一块TLAB
    • 设置-XX:+UseTLAB参数来设定（区域加锁机制）
    • Eden区给每个线程分配一块区域

4. 初始化分配的空间

给对象属性赋值操作，属性默认初始化。所有属性设置默认值，保证对象实例字段，在不赋值时也可以直接使用

5. 设置对象头

这个过程的具体设置方式取决于JVM实现

  • Obj所属类（即类的元数据信息）
  • Obj的HashCode
  • Obj的GC信息
  • 锁信息

6. init()进行初始化

从Java程序视角来看，初始化才正式开始：

  1. 初始化成员变量（赋初始值）
  2. 执行实例化代码块
  3. 调用类的构造方法
  4. 把堆内对象的首地址赋值给引用变量

一般来说（由字节码中invokespecial指令所决定），new指令之后会接着执行方法，把对象按照程序员的意愿进行初始化，这样一个真正可用的对象才算完成创建

3. 过程eg

/*
 * 测试对象实例化的过程：
 * 	1. 加载类元信息
 *  2. 为对象分配内存
 *  3. 处理并发问题
 *  4. 属性的默认初始化（零值初始化）
 *  5. 设置对象头的信息
 *  6. 属性的显式初始化、代码块中初始化、构造器中初始化
 *
 * 给对象的属性赋值的操作：
 *      1. 属性的默认初始化
 *      2. 显式初始化
 *      3. 代码块中初始化
 *      4. 构造器中初始化
 */
public class Customer {
    int id = 1001;
    String name;
    Account acct;

    {
        name = "匿名客户";
    }

    public Customer() {
        acct = new Account();
    }

}

class Account {
}

 0 aload_0
 1 invokespecial #1 <java/lang/Object.<init> : ()V>                                         // 1. 默认初始化
 4 aload_0
 5 sipush 1001
 8 putfield #2 <com/listao/jvm/chapter10/Customer.id : I>                                   // 2. 属性显式初始化
11 aload_0
12 ldc #3 <匿名客户>
14 putfield #4 <com/listao/jvm/chapter10/Customer.name : Ljava/lang/String;>                // 3. 代码块中初始化
17 aload_0
18 new #5 <com/listao/jvm/chapter10/Account>
21 dup
22 invokespecial #6 <com/listao/jvm/chapter10/Account.<init> : ()V>
25 putfield #7 <com/listao/jvm/chapter10/Customer.acct : Lcom/listao/jvm/chapter10/Account;> // 4. 构造器中初始化
28 return

 


 


 




 

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19. 对象内存布局

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1. 对象头（Header）

  • 两部分，运行时元数据、类型指针
  • 如果是数组，还需要记录数组的长度

1. 运行时元数据（Mark Word）

  • 哈希值（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

2. 类型指针

指向类元数据InstanceKlass，确定该对象所属的类型。本质指向的是方法区中存放的类元信息

2. 实例数据（Instance Data）

对象真正存储的有效信息，包括程序代码中定义的各种类的属性（从父类继承下来的和本身拥有的属性）

规则：

  • 存储顺序受JVM分配策略参数（FieldsAllocationStyle）和字段在Java源码中定义的顺序的影响
  • HotSpot默认的分配策略 longs/doubles, ints, shorts/chars, bytes/booleans, oops(Ordinary Object Pointers) 相同宽度的字段总是被分配到一起
  • 满足条件二的情况下，父类中定义的变量在子类之前
  • 如果CompactFields参数为true（默认）：子类的窄变量可能插入到父类变量的空隙

3. 对齐填充（Padding）

不是必须的，也没有特别的含义，仅仅起到占位符的作用

20. 对象访问定位

优劣：

  • 句柄访问好处：reference中存储的是稳定的句柄地址，GC移动obj只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要修改
  • 直接指针好处：速度快，节省了一次指针定位的时间开销，由于obj的访问在JAVA中非常频繁，因此这类开销积少成多也是一项非常可观的执行成本

1. 直接指针

  • HotSpot采用
  • 局部变量表中的引用，直接指向Heap中的实例。在Obj实例中有类型指针，指向方法区中的对象类型数据
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2. 句柄访问

  • 栈桢的局部变量表中，记录了Obj的引用，然后在Heap中开辟了一块空间，也就是句柄池
  • Reference中存储稳定句柄地址，Obj被移动（GC时移动对象）只会改变句柄中实例数据指针即可
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