HotSpot 虚拟机对象探秘

对象的创建

Header	解释
使用 new 关键字	调用了构造函数
使用 Class 的 newInstance 方法	调用了构造函数
使用 Constructor 类的newInstance 方法	调用了构造函数
使用 clone 方法	没有调用构造函数
使用反序列化	没有调用构造函数

说到对象的创建，首先让我们看看 Java 中提供的几种对象创建方式：

下面是对象创建的主要流程:

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虚拟机遇到一条 new 指令时，先检查常量池是否已经加载相应的类，如果没有，必须先执行相

应的类加载。类加载通过后，接下来分配内存。若 Java 堆中内存是绝对规整的，使用“指针碰

撞“方式分配内存；如果不是规整的，就从空闲列表中分配，叫做”空闲列表“方式。划分内存

时还需要考虑一个问题--并发，也有两种方式: CAS 同步处理，或者本地线程分配缓冲(Thread

LocalAllocation Buffer, TLAB)。然后内存空间初始化操作，接着是做一些必要的对象设置(元信

息、哈希码…)，最后执行 方法。

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为对象分配内存

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类加载完成后，接着会在 Java 堆中划分一块内存分配给对象。内存分配根据Java 堆是否规整，

有两种方式：

• 指针碰撞： 如果 Java 堆的内存是规整，即所有用过的内存放在一边，而空闲的的放在另一

  边。分配内存时将位于中间的指针指示器向空闲的内存移动一段与对象大小相等的距离，这

  样便完成分配内存工作。

• 空闲列表： 如果 Java 堆的内存不是规整的，则需要由虚拟机维护一个列表来记录那些内存

  是可用的，这样在分配的时候可以从列表中查询到足够大的内存分配给对象，并在分配后更

  新列表记录。

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选择哪种分配方式是由 Java 堆是否规整来决定的，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。

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处理并发安全问题

对象的创建在虚拟机中是一个非常频繁的行为，哪怕只是修改一个指针所指向的位置，在并发情

况下也是不安全的，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。解决这个问题有两种方案：

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• 对分配内存空间的动作进行同步处理（采用 CAS + 失败重试来保障更新操作的原子性）；

• 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，称为本地线程分配缓冲（Thread LocalAllocation Buffer, TLAB）。哪个线程

  要分配内存，就在哪个线程的 TLAB 上分配。只有 TLAB 用完并分配新的 TLAB 时，才需要

  同步锁。通过 -XX:+/-UserTLAB 参数来设定虚拟机是否使用 TLAB。

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对象的访问定位

Java 程序需要通过 JVM 栈上的引用访问堆中的具体对象。对象的访问方式取决于 JVM 虚拟机

的实现。目前主流的访问方式有** 句柄** 和 直接指针 两种方式。

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• 指针 ： 指向对象，代表一个对象在内存中的起始地址。

• 句柄 ： 可以理解为指向指针的指针，维护着对象的指针。句柄不直接指向对象，而是指向

  对象的指针（句柄不发生变化，指向固定内存地址），再由对象的指针指向对象的真实内存

  地址。

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句柄访问

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Java 堆中划分出一块内存来作为 句柄池 ，引用中存储对象的 句柄地址 ，而句柄中包含了 对象实例数据 与 对象类型数据 各自的 具体地址 信息，具体构造如下图所示：

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优势 ：引用中存储的是 稳定 的句柄地址，在对象被移动（垃圾收集时移动对象是非常普遍

的行为）时只会改变 句柄中 的 实例数据指针 ，而 引用 本身不需要修改。

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直接指针

如果使用 直接指针 访问， 引用 中存储的直接就是 对象地址 ，那么 Java 堆对象内部的布局中就必

须考虑如何放置访问 类型数据 的相关信息。

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优势： 速度更 快 ，节省了 一次指针定位 的时间开销。由于对象的访问在 Java 中非常频繁，因此

这类开销积少成多后也是非常可观的执行成本。 HotSpot 中采用的就是这种方式。

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64 位 JVM 中，int 的长度是多数？

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Java 中， int 类型变量的长度是一个固定值，与平台无关，都是 32 位。意思就是说，在 32 位

和 64 位 的 Java 虚拟机中， int 类型的长度是相同的。

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32 位和 64 位的 JVM，int 类型变量的长度是多数？

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32 位和 64 位的 JVM 中，int 类型变量的长度是相同的，都是 32 位或者4 个字节。

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怎样通过 Java 程序来判断 JVM 是 32 位 还是 64 位？

你可以检查某些系统属性如 sun.arch.data.model 或 os.arch 来获取该信息。

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32 位 JVM 和 64 位 JVM 的最大堆内存分别是多数？

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理论上说上 32 位的 JVM 堆内存可以到达 2^32， 即 4GB，但实际上会比这个小很多。不同操

作系统之间不同，如 Windows 系统大约 1.5GB，Solaris大约 3GB。64 位 JVM 允许指定最大

的堆内存，理论上可以达到 2^64，这是一个非常大的数字，实际上你可以指定堆内存大小到

100GB。甚至有的JVM，如 Azul，堆内存到 1000G 都是可能的。

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JRE、JDK、JVM 及 JIT 之间有什么不同？

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• JRE 代表 Java 运行时（Java run-time），是运行 Java 引用所必须的。 JDK 代表 Java 开

  发工具（Java development kit），是 Java 程序的开发工具，如 Java 编译器，它也包含

  JRE。

• JVM 代表 Java 虚拟机（Java virtual machine），它的责任是运行 Java 应用。

• JIT 代表即时编译（Just In Time compilation），当代码执行的次数超过一定的阈值时，

  会将 Java 字节码转换为本地代码，如，主要的热点代码会被准换为本地代码，这样有利大

  幅度提高 Java 应用的性能。

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内存溢出异常

Java 会存在内存泄漏吗？

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内存泄漏是指不再被使用的对象或者变量一直被占据在内存中。理论上来说，**Java **是有 GC

垃圾回收机制的，也就是说，不再被使用的对象，会被 GC 自动回收掉，自动从内存中清除。

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但是，即使这样， Java 也还是存在着内存泄漏的情况， java 导致内存泄露的原因很明确：长

生命周期的对象持有短生命周期对象的引用就很可能发生内存泄露，尽管短生命周期对象已经不

再需要，但是因为长生命周期对象持有它的引用而导致不能被回收，这就是** java** 中内存泄露

的发生场景。

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什么情况下会发生栈内存溢出

1. 栈是线程 私有 的，他的生命周期与线程 相同 ，每个方法在执行的时候都会 创建 一个栈帧，用

   来 存储 局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。局部变量表又包含基本数据类

   型，对象引用类型.

2. 如果线程请求的栈深度 大于 虚拟机所允许的最大深度，将抛出 StackOverflowError 异常，

   方法递归调用产生这种结果。

3. 如果 Java 虚拟机栈可以动态扩展，并且扩展的动作已经尝试过，但是无法申请到足够的内

   存去完成扩展，或者在新建立线程的时候没有足够的内存去创建对应的虚拟机栈，那么

   Java 虚拟机将抛出一个 OutOfMemory 异常。(线程启动过多)

4. 参数 -Xss 去调整 JVM 栈的大小