在Java世界中,万物皆对象。当我们谈论一个对象时,其实质是指代一段具有特定属性和行为的内存区域。在JVM的视角下,对象的存储并非简单的字节序列堆积,而是遵循着严谨的结构设计与管理规则。从创建到消亡,一个Java对象在JVM中的生命历程主要围绕堆内存展开,而堆正是JVM内存模型中用于存储对象实例的主要区域。
本文将围绕对象的实例化、对象内存布局、对象的访问定位和直接内存展开介绍说明。
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最常见的方式new、Xxx的静态方法,XxxBuilder/XxxFactory的静态方法:
Student student = new Student();
Class的newInstance方法:反射的方式,只能调用空参的构造器,权限必须是public:
Class clazz = Class.forName("org.yian.Student");Student student = (Student) clazz.newInstance();
Constructor的newInstance(XXX):反射的方式,可以调用空参、带参的构造器,权限没有要求:
Student.class.getConstructor().newInstance();
使用clone():不调用任何的构造器,要求当前的类需要实现Cloneable接口,实现clone():
Student clone = student.clone();
使用序列化:从文件中、从网络中获取一个对象的二进制流:
public class Student implements Serializable { private String name; private Integer age; public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public Integer getAge() { return age; } public void setAge(Integer age) { this.age = age; } public void say() { System.out.println("hello i'm yian!"+this.age); } public static void main(String[] args) throws Exception { Student student = new Student(); student.setAge(10); String filePath = "com"; ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(filePath)); oos.writeObject(student); oos.close(); System.out.println("序列化完成!"); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(filePath)); Student student1 = (Student) ois.readObject(); ois.close(); student1.say(); System.out.println("反序列化完成!"); }}
第三方库 Objenesis:
Objenesis objenesis = new ObjenesisStd();ObjectInstantiator<Student> instantiator = objenesis.getInstantiatorOf(Student.class);Student st = instantiator.newInstance();
javap -v -p Student.class:
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注意:
<init>与<clinit>的区别:前者是一个类的构造器在字节码中对应的方法,后者习惯被称为类构造器方法,他会在类加载的初始化阶段对类的静态部分进行初始化【如静态代码块,静态成员变量等】
1.判断对象对应的类是否加载、链接、初始化
虚拟机遇到一条new指令,首先去检查这个指令的参数能否在Metaspace的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加载,解析和初始化(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,使用当前类加载器以ClassLoader + 包名 + 类名为key进行查找对应的.class文件;
2.为对象分配内存
首先计算对象占用空间的大小,接着在堆中划分一块内存给新对象。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4个字节大小
如果内存规整:虚拟机将采用的是指针碰撞法(Bump The Point)来为对象分配内存。
如果内存不规整:虚拟机需要维护一个空闲列表(Free List)来为对象分配内存
选择哪种分配方式由Java堆是否规整所决定,而Java堆是否规整又由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。
3.处理并发问题
4.初始化分配到的内存
所有属性设置默认值,保证对象实例字段在不赋值时可以直接使用
5.设置对象的对象头
6.执行init方法进行初始化
在Java程序的视角看来,初始化才正式开始。初始化成员变量,执行实例化代码块,调用类的构造方法,并把堆内对象的首地址赋值给引用变量
对象初始化初始化顺序为:默认 -> 显式或静态代码块 -> 构造方法 -> setter
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对象头包含了两部分,分别是运行时元数据和类型指针。如果是数组,还需要记录数组的长度。
运行时元数据:
类型指针:
它是对象真正存储的有效信息,包括程序代码中定义的各种类型的字段(包括从父类继承下来的和本身拥有的字段)
不是必须的,也没有特别的含义,仅仅起到占位符的作用
public class Customer{ int id = 1001; String name; Account acct; { name = "匿名客户"; } public Customer() { acct = new Account(); }}public class CustomerTest{ public static void main(string[] args){ Customer cust = new Customer(); }}
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JVM是如何通过栈帧中的对象引用访问到其内部的对象实例?
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reference中存储稳定句柄地址,对象被移动(垃圾收集时移动对象很普遍)时只会改变句柄中实例数据指针即可,reference本身不需要被修改
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直接指针是局部变量表中的引用,直接指向堆中的实例,在对象实例中有类型指针,指向的是方法区中的对象类型数据
不是虚拟机运行时数据区的一部分,也不是《Java虚拟机规范》中定义的内存区域。直接内存是在Java堆外的、直接向系统申请的内存区间。来源于NIO,通过存在堆中的DirectByteBuffer操作Native内存。通常,访问直接内存的速度会优于Java堆,即读写性能高
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使用IO读写文件,需要与磁盘交互,需要由用户态切换到内核态。在内核态时,需要两份内存存储重复数据,效率低。
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使用NIO时,操作系统划出的直接缓存区可以被java代码直接访问,只有一份。NIO适合对大文件的读写操作。
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