JVM基础知识二

虚拟机中的对象

对象的分配

虚拟机遇到一条new指令时，首先检查是否被类加载器加载，如果没有，那必须先执行相应的类加载过程。
类加载就是把class加载到JVM的运行时数据区的过程。

检查加载

首先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（符号引用：符号引用以一组符号来描述所引用的目标），并且检查类是否已经被加载、解析和初始化过

分配内存

接下来虚拟机将为新生对象分配内存。为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从Java堆中划分出来。

指针碰撞（内存规整）

如果Java堆中内存是绝对规整的，所有用过的内存都放在一边，空闲的内存放在另一边，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那边**挪动一段与对象大小相等的距离(确定改区域可以存放下该对象)**，这种分配方式称为“指针碰撞”

空闲列表（内存不规整）

如果Java堆中的内存并不是规整的，已使用的内存和空闲的内存相互交错，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”。

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压缩整理功能决定。
如果是Serial、ParNew等带有压缩的整理的垃圾回收器的话，系统采用的是指针碰撞，既简单又高效。
如果是使用CMS这种不带压缩（整理）的垃圾回收器的话，理论上只能采用较复杂的空闲列表。

并发安全

除如何划分可用空间之外，还有另外一个需要考虑的问题是对象创建在虚拟机中是非常频繁的行为，即使是仅仅修改一个指针所指向的位置，在并发情况下也并不是线程安全的，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。

解决并发安全问题：

CAS 分配（分配内存空间的动作进行同步处理——实际上虚拟机采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性）

TLAB （每个线程在Java堆中预先分配一小块私有内存，也就是本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer,TLAB），JVM在线程初始化时，同时也会申请一块指定大小的内存，只给当前线程使用，这样每个线程都单独拥有一个Buffer，如果需要分配内存，就在自己的Buffer上分配，这样就不存在竞争的情况，可以大大提升分配效率，当Buffer容量不够的时候，再重新从Eden区域申请一块继续使用。
TLAB的目的是在为新对象分配内存空间时，让每个Java应用线程能在使用自己专属的分配指针来分配空间，减少同步开销。
TLAB只是让每个线程有私有的分配指针，但底下存对象的内存空间还是给所有线程访问的，只是其它线程无法在这个区域分配而已。当一个TLAB用满（分配指针top撞上分配极限end了），就新申请一个TLAB）

对象的分配策略

对象的分配原则
- 对象优先在Eden分配
- 空间分配担保
- 大对象直接进入老年代
- 长期存活的对象进入老年代
- 动态对象年龄判定
栈中分配对象
- 逃逸分析
堆中的优化技术
- 本地线程分配缓冲(TLAB)

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(保证新生代所有对象可以进入老年代)。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。
逃逸分析:
如何将堆上的对象分配到栈，需要使用逃逸分析手段。
逃逸分析的基本行为就是分析对象动态作用域:
当一个对象在方法中被定义后，对象只在方法内部使用，则认为没有发生逃逸。
当一个对象在方法中被定义后，它被外部方法所引用，则认为发生逃逸。例如作为调用参数传递到其他地方中。

对象创建过程流程图

对象的访问定位

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。

直接指针

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。
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。

对象内存布局

在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。
对象头包括两部分信息，第一部分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。
对象头的另外一部分是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。
如果对象是一个java数组，那么在对象头中还有一块用于记录数组长度的数据。
第三部分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。

判断对象是否存活：

引用计数算法（存在相互引用的问题）
可达性分析

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.
GcRoots常见分类：
静态变量线程站变量常量池 JNI指针
GC对象也不一定会被回收还有fiinalize方法可以拯救待回收对象

可达性分析

来判定对象是否存活的。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。
方法区中类静态属性引用的对象。
方法区中常量引用的对象。
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（在使用分代模型回收只回收部分代时）

Finalize方法

fiinalize 可以在GC的时候拯救一次对象，fiinalize方法只能执行一次而且fiinalize方法优先级很低,所以建议大家尽量不要使用finalize，因为这个方法太不可靠。在生产中你很难控制方法的执行或者对象的调用顺序，建议大家忘了finalize方法！因为在finalize方法能做的工作，java中有更好的，比如try-finally或者其他方式可以做得更好.

各种引用

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。

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）

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。

虚引用 PhantomReference

幽灵引用，最弱（随时会被回收掉）,垃圾回收的时候收到一个通知，就是为了监控垃圾回收器是否正常工作。

参看代码：

   Test  t=new Test();
   //软引用
   SoftReference  sf=new SoftReference(t);
   t=null;
   System.gc();
  // 这时候sf对象还是没有被回收
   
   Test  t1=new Test();
   //弱引用
   WeakRerence  wf=new  WeakRerence(t1);
    t1=null;
    System.gc();
    这时候wf对象已经被回收了 
}

PhantomRederence 虚引用作用监听垃圾回收器是否正常，如果在GC中没被回收，说明垃圾回收器有问题