java的对象模型

java中的对象在内存中,究竟是怎样一种存在?

这篇随笔,我们就来一探究竟。可能不够深入,但是我们把理解到位,深入到我们需要的程度这样即可。

先来看下jvm的内存模型:

程序计数器

虚拟机栈和本地方法栈

方法区(运行时常量池)

(图片出处:https://howtodoinjava.com/java/garbage-collection/jvm-memory-model-structure-and-components/)

这就是整个的jvm的内存模型的组成部分,那么对象是存储在Heap Area中的,也就是堆空间。

知道了存储的地方,那具体究竟是怎么存储的呢?我们继续。

注:全篇所说的jvm都是特指HotSpot JVM。

(刚在看OOP_CLASS)的过程中,详细看了一篇博客写的很清晰,把相关的内容写的很清晰。看了下介绍是个15年毕业的兄弟,现在已经是阿里的技术专家了,再次印证的那个道理,人必须有个勤字,一勤天下无难事,还有就是恒字,反省我自己的技术生涯,如果能做到这两个字也早起来了。痛定思痛继续努力。

之前其实翻过HotSpot的Klass部分的源码,但当时并没有深刻的理解,今天再来引用一下。

先看整个的结构:

Java对象分为两个部分在jvm中,一个是对象本身,一个是对象对应的类,在jvm的代码oopsHierarchy.hpp中可以看到,代表对象的是下边这些:

1#ifndef CHECK_UNHANDLED_OOPS 2 3typedef class oopDesc* oop; 4typedef class instanceOopDesc* instanceOop; 5typedef class methodOopDesc* methodOop; 6typedef class constMethodOopDesc* constMethodOop; 7typedef class methodDataOopDesc* methodDataOop; 8typedef class arrayOopDesc* arrayOop; 9typedef class objArrayOopDesc* objArrayOop; 10typedef class typeArrayOopDesc* typeArrayOop; 11typedef class constantPoolOopDesc* constantPoolOop; 12typedef class constantPoolCacheOopDesc* constantPoolCacheOop; 13typedef class klassOopDesc* klassOop; 14typedef class markOopDesc* markOop; 15typedef class compiledICHolderOopDesc* compiledICHolderOop; 16 17#else

代表类的是下边这些:注释上也写了,klass的结构和oop的结构是分开的

1// The klass hierarchy is separate from the oop hierarchy. 2 3class Klass; 4class instanceKlass; 5class instanceMirrorKlass; 6class instanceRefKlass; 7class methodKlass; 8class constMethodKlass; 9class methodDataKlass; 10class klassKlass; 11class instanceKlassKlass; 12class arrayKlassKlass; 13class objArrayKlassKlass; 14class typeArrayKlassKlass; 15class arrayKlass; 16class objArrayKlass; 17class typeArrayKlass; 18class constantPoolKlass; 19class constantPoolCacheKlass; 20class compiledICHolderKlass; 21 22#endif // SHARE_VM_OOPS_OOPSHIERARCHY_HPP

为什么要分开,据说是为了避免像c++那样实现多态的时候需要每个对象维护一个虚方法表,而分开的。这样oopDesc里我们可以看到,对象的定义里,对象头除了MarkWord之外,就是类型指针,而类型指针其实就是方法区的instanceKlass。表示的就是类在jvm里的实例信息。

代码链接:https://github.com/openjdk-mirror/jdk7u-hotspot/blob/50bdefc3afe944ca74c3093e7448d6b889cd20d1/src/share/vm/oops/oopsHierarchy.hpp

1class oopDesc { 2 friend class VMStructs; 3 private: 4 volatile markOop _mark; // 1 MarkWord 5 union _metadata { // 2 类型指针 6 wideKlassOop _klass; 7 narrowOop _compressed_klass; 8 } _metadata; 9 // ...省略private: 10 // field addresses in oop 11 void* field_base(int offset) const; 12 13 jbyte* byte_field_addr(int offset) const; 14 jchar* char_field_addr(int offset) const; 15 jboolean* bool_field_addr(int offset) const; 16 jint* int_field_addr(int offset) const; 17 jshort* short_field_addr(int offset) const; 18 jlong* long_field_addr(int offset) const; 19 jfloat* float_field_addr(int offset) const; 20 jdouble* double_field_addr(int offset) const; 21 address* address_field_addr(int offset) const;

这个就是OopDesc.hpp的代码,而我们要的InstanceOop是这样的

1#include "oops/oop.hpp" 2 3// An instanceOop is an instance of a Java Class 4// Evaluating "new HashTable()" will create an instanceOop. 5 6class instanceOopDesc : public oopDesc { 7 // 省略 8}; 9 10#endif // SHARE_VM_OOPS_INSTANCEOOP_HPP

明显看到instanceOopDesc就是继承自oopDesc的。所以我们来分析下oopDesc的结构。

我们知道Java对象的组成部分是:对象头(Header)/ 实例数据(Instance Data)/ 对齐填充(Padding) 三个部分。而对象头又包括两部分:MarkWord 和 类型指针。

代码中明显可以看到对象头的部分,我们已经标注出来,而实例数据就在下边的各种field里。

看到了OopDesc表示的对象,我们再来看下Klass表示的类吧。

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