02内存结构篇（D3_对象的创建历程）

一、学习前言

二、对象的创建：指针碰撞 & 空闲列表

三、对象的内存布局：三部分组成

1. 对象头

2. 实例数据

3. 对齐填充

四、对象的访问定位

1. 句柄访问

2. 直接指针访问

3. 两者访问方式比较

一、学习前言

运行时数据区了解了，那么我在想，应该再细分下吧，那就是该了解对象的创建历程了！为什么这

样的流程呢，因为我们知道内存分配后，自然就要知道创建对象后怎么存放的位置！

二、对象的创建：指针碰撞 & 空闲列表

Java中，创建对象通常（例外：复制、反序列化）仅仅是一个new关键字而已，

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已被加载、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。

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。

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）

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。

因此，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。

三、对象的内存布局：三部分组成

其实，上一篇文章，W哥已经带大家对对象的内存布局有了一个较为清晰的认知，现在就让我们再

本篇文章再做一次了解吧！

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）

1. 对象头

HotSpot虚拟机对象的对象头部分包括两类信息。

第一类是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，官方称它为“Mark Word”。

对象头的另外一部分是类型指针，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。

2. 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。这部分的存储顺序会受到虚

拟机分配策略参数（-XX：FieldsAllocationStyle参数）和字段在Java源码中定义顺序的影响。

HotSpot虚拟机默认的分配顺序为longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、

oops。

从以上默认的分配策略中可以看到，相同宽度的字段总是被分配到一起存放，在满足这个前提条件

的情况下，在父类中定义的变量会出现在子类之前。

对象的第三部分是对齐填充，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。

3. 对齐填充

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。

总的一句话来说，“数据项仅仅能存储在地址是数据项大小的整数倍的内存位置上（分别为偶地

址、被4整除的地址、被8整除的地址）”比如int类型占用4个字节，地址仅仅能在0，4，8等位置

上。

要讲好对齐填充，其实还是得去了解c++实现。

例1：

#include <stdio.h>
struct xx{
    char b;
    int a;
    int c;
    char d;
};   //总体结构用了16个字节

struct xx{
        char b; 
        char d;
        int a;          
        int c;                  
};	//总体结构占用12个字节

只说结论，过程可以将对应得字段地址打印出来。

会发现b之后填充3字节，d之后也会填充3字节，这儿就体现了对齐填充，平时代码，分类要做

好，对齐填充也要注意。