【Java】JVM - 对象访问

Posted by 西维蜀黍 on 2019-03-06, Last Modified on 2021-09-21

对象访问

我们来探讨一个问题:在 Java 语言中,对象访问是如何进行的?

对象访问在 Java 语言中无处不在,是最普通的程序行为,但即使是最简单的访问,也会却涉及 Java 栈、Java 堆、方法区这三个最主要内存区域之间的关联关系,如下面的这句代码:

Object obj = new Object();

假设这句代码出现在方法体中,那 “Object obj” 这部分的语义将会反映到 Java 栈的本地变量表中,作为一个 reference 类型数据出现。

而 “new Object〇” 这部分的语义将会反映到 Java 堆中,形成一块存储了 Object 类型所有实例数据值(Instance Data,对象中各个实例字段的数据)的结构化内存,根据具体类型以及虚拟机实现的对象内存布局 (Object Memory Layout)的不同,这块内存的长度进不固定的。

另外,在 Java 堆中还必须包含能査找到此对象类型数据(如对象类型、父类、实现的接口、方法等)的地址信息,这些类型数据则存储在方法区中。

由于 reference 类型在 Java 虚拟机规范里面只规定了一个指向对象的引用,并没有定义这个引用应该通过哪种方式去定位,以及访问到 Java 堆中的对象的具体位置,因此 不同 Java 虚拟机实现的对象访问方式会有所不同,主流的访问方式有两种:使用句柄和直接指针。

  • 如果使用句柄访问方式,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和类型数据各自的具体地址信息。

  • 如果使用直接指针访问方式,Java 堆对象的布局中就必须考虑如果防止访问类型是数据的相关信息,reference 中直接存储的就是对象地址。

二者对比

这两种对象的访问方式各有优势。

  • 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 本身不需要被修改。
  • 使用直接指针来访问最大的好处就是速度更快,
    • 它节省了一次指针定位的时间开销,
    • 由于对象访问的在 Java 中非常频繁,
    • 因此这类开销积小成多也是一项非常可观的执行成本。