JAVA对象的创建及内存分配详解_Java

对象的创建

几乎所以对象都在JVM的堆中创建，通过类加载器加载进内存，并检查，然后分配内存，开始类的属性初始化赋值，设置对象头信息，通过构造方法创建对象
对象的创建过程

分配内存

主要通过指针碰撞和空闲列表方式，使用场景在于内存空间的规整程度，对于有标记整理的垃圾回收器（GC），一般用指针碰撞；没有则用空闲列表
为保证并发的安全性，就会有CAS机制和分配缓冲（TLAB）,把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行

内存空间初始化

保证了对象的实例字段在 Java 代码中可以不赋初始值就直接使用，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值

设置

这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息（Java classes 在 Java hotspot VM 内部表示为类元数据）、对象的哈希码、对象的 GC 分代年龄等信息。这些信息存放在对象的对象头之中
在这里插入图片描述
对齐填充并不是必然存在的，也没有特别的含义，它仅仅起着占位符的作用。由于 HotSpot VM 的自动内存管理系统要求对对象的大小必须是 8 字节的整数倍。当对象其他数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来补全

对象初始化

一般来说，执行 new 指令之后会接着把对象按照程序员的意愿进行初始化(构造方法)，这样一个真正可用的对象才算完全产生出来

对象的访问

目前主流的访问方式有使用句柄和直接指针两种

句柄

如果使用句柄访问的话，那么 Java 堆中将会划分出一块内存来作为句柄池，reference 中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体地址信息。使用句柄来访问的最大好处就是 reference 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 reference 本身不需要修改

直接指针

如果使用直接指针访问， reference 中存储的直接就是对象地址。

这两种对象访问方式各有优势，使用直接指针访问方式的最大好处就是速度更快，它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一项非常可观的执行成本

对象的存活

引用计数法

在对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它，计数器就加 1，当引用失效时，计数器减 1

当存在对象相互引用的情况，这个时候需要引入额外的机制来处理，这样做影响效率，JVM 中采用的不是引用计数法

可达性分析

这个算法的基本思路就是通过一系列的称为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain），当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的

作为 GC Roots 的对象包括下面几种：

虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象；各个线程调用方法堆栈中使用到的参数、局部变量、临时变量等。
方法区中类静态属性引用的对象；java 类的引用类型静态变量。
方法区中常量引用的对象；比如：字符串常量池里的引用。
本地方法栈中 JNI（即一般说的 Native 方法）引用的对象。
JVM 的内部引用（class 对象、异常对象NullPointException、OutofMemoryError，系统类加载器）。
所有被同步锁(synchronized 关键)持有的对象。
JVM 内部的 JMXBean、JVMTI中注册的回调、本地代码缓存等。
JVM 实现中的“临时性”对象，跨代引用的对象

Finalize方法

当对象变成(GC Roots)不可达时，GC会判断该对象是否覆盖了finalize方法，若未覆盖，则直接将其回收。否则，若对象未执行过finalize方法，将其放入F-Queue队列，由一低优先级线程执行该队列中对象的finalize方法。执行finalize方法完毕后，GC会再次判断该对象是否可达，若不可达，则进行回收，否则，对象“复活”

public class FinalizeGC {
    public static FinalizeGC instance = null;
    public void isAlive(){
        System.out.println("I am still alive!");
    }
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable{
        super.finalize();
        System.out.println("finalize method executed");
        FinalizeGC.instance = this;
    }
    public static void main(String[] args) throws Throwable {
        instance = new FinalizeGC();
        //对象进行第1次GC
        instance =null;
        System.gc();
        //Thread.sleep(1000);//Finalizer方法优先级很低，需要等待
        if(instance !=null){
            instance.isAlive();
        }else{
            System.out.println("I am dead！");
        }
    }
}

Finalize()优先级较低，不休眠时主线程执行完才GC

对象的引用

强引用

一般的 Object obj = new Object() ，就属于强引用。在任何情况下，只有有强引用关联（与根可达）还在，垃圾回收器就永远不会回收掉被引用的对象

	User u = new User(1,"King");

软引用SoftReference

一些有用但是并非必需，用软引用关联的对象，系统将要发生内存溢出（OuyOfMemory）之前，这些对象就会被回收（如果这次回收后还是没有足够的空间，才会抛出内存溢出）

	User u = new User(1,"King"); //new是强引用
	SoftReference<User> userSoft = new SoftReference<User>(u);//软引用
	u = null;//干掉强引用，确保这个实例只有userSoft的软引用

弱引用WeakReference

一些有用（程度比软引用更低）但是并非必需，用弱引用关联的对象，只能生存到下一次垃圾回收之前，GC 发生时，不管内存够不够，都会被回收

	User u = new User(1,"King");
	WeakReference<User> userWeak = new WeakReference<User>(u);
	u = null;//干掉强引用，确保这个实例只有userWeak的弱引用

虚引用PhantomReference

虚引用是每次垃圾回收的时候都会被回收，通过虚引用的get方法永远获取到的数据为null，无法通过引用取到对象值，因此也被成为幽灵引用

	Object obj = new Object();
	PhantomReference<Object> pf = new PhantomReference<Object>(obj);
	obj=null;
	pf.get();//永远返回null

对象的分配策略

逃逸分析的原理：分析对象动态作用域，当一个对象在方法中定义后，它可能被外部方法所引用。比如：调用参数传递到其他方法中，这种称之为方法逃逸。甚至还有可能被外部线程访问到；赋值给其他线程中访问的变量，这个称之为线程逃逸。从不逃逸到方法逃逸到线程逃逸，称之为对象由低到高的不同逃逸程度。

-XX:-DoEscapeAnalysis(开启逃逸分析（JVM 默认开启) ) -XX:+PrintGC(开启 GC 打印日志)
如果是逃逸分析出来的对象可以在栈上分配的话，那么该对象的生命周期就跟随线程了，就不需要垃圾回收，如果是频繁的调用此方法则可以得到很大的性能提高。采用了逃逸分析后，不可逃逸的对象在栈上分配

不开启逃逸分析，对象都在堆上分配，会频繁触发垃圾回收（垃圾回收会影响系统性能）

对象优先在 Eden 区分配

大多数情况下，对象在新生代 Eden 区中分配。当 Eden 区没有足够空间分配时，虚拟机将发起一次 Minor GC

大对象直接进入老年代

大对象就是指需要大量连续内存空间的 Java 对象，最典型的大对象便是那种很长的字符串，或者元素数量很庞大的数组（-XX:PretenureSizeThreshold设置参数）

避免大量内存复制；避免提前进行垃圾回收，明明内存有空间进行分配

长期存活对象进入老年区

HotSpot 虚拟机中多数收集器都采用了分代收集来管理堆内存，那内存回收时就必须能决策哪些存活对象应当放在新生代，哪些存活对象放在老年代中。为做到这点，虚拟机给每个对象定义了一个对象年龄(Age)计数器，存储在对象头中。

如果对象在 Eden 出生并经过第一次 Minor GC 后仍然存活，并且能被 Survivor 容纳的话，将被移动到 Survivor 空间中，并将对象年龄设为 1，对象在 Survivor 区中每熬过一次 Minor GC，年龄就增加 1，当它的年龄增加到一定程度(并发的垃圾回收器默认为 15),CMS 是 6 时，就会被晋升到老年代中。 -XX:MaxTenuringThreshold 调整

对象年龄动态判定

为了能更好地适应不同程序的内存状况，虚拟机并不是永远地要求对象的年龄必须达到了 MaxTenuringThreshold 才能晋升老年代，如果在 Survivor 空间中相同年龄所有对象大小的总和大于 Survivor 空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进入老年代，无须等到 MaxTenuringThreshold 中要求的年龄

空间分配担保

在发生 Minor GC 之前，虚拟机会先检查老年代最大可用的连续空间是否大于新生代所有对象总空间，如果这个条件成立，那么 Minor GC 可以确保是安全的。如果不成立，则虚拟机会查看 HandlePromotionFailure 设置值是否允许担保失败。如果允许，那么会继续检查老年代最大可用的连续空间是否大于历次晋升到老年代对象的平均大小，如果大于，将尝试着进行一次 Minor GC，尽管这次 Minor GC 是有风险的，如果担保失败则会进行一次 Full GC；如果小于，或者 HandlePromotionFailure 设置不允许冒险，那这时也要改为进行一次 Full GC

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