java并發編程筆記_ 01 _儲備知識

在學習java并發編程之前，首先要有一定的儲備知識作為前提，本次以對象創建過程，對象內存布局，以及對象頭做詳細介紹，目的是為了更好的學習java并發編程。

1、對象創建過程

1、判斷對象對應的類是否加載，解析，初始化

當jvm檢測到字節碼指令的new 關鍵字的時候，首先去檢查這個指令參數能否在元空間的常量池中定位到一個類的符號引用，并且檢查這個符號引用代表的類是否已經走過類加載器的那三個階段(加載,解析,初始化)，就是判斷類元信息是否存在，如果沒有，那么就在雙親委派的模式下(雙親委派機制在這里不做過多解釋)，使用當前的類加載器以ClassLoader+包名+類名為key進行查找對應的 .class 文件。如果沒有找到該.class文件則就會拋出 ClassNotFoundException ，如果可以成功的找到，則進行類的加載，并且聲明對應的Class類對象

2、為對象分配內存

首先計算對象所占空間大小，接著在堆中劃分一塊內存給新對象(思考一個問題：堆中一定是線程共享的嗎？)，如果實例成員變量是引用變量，僅分配引用變量空間即可，即4個字節。

那么上面那句話是什么意思？

package cn.cmysz.blog;

public class ObjectAssignment {
    private String user;  --->引用變量
    private int age;      --->非引用變量
    private Dog dog;	  --->引用變量
}

class Dog{

}

如果當前內存是規整的，那么虛擬機將會采用指針碰撞法來為對象分配內存。意思就是所有用過的內存放在一邊，空閑的內存在另一邊，就好像是一個班級里面有四排桌子，其中兩排緊挨著的已經被占用，那么，另外兩排的就是空閑的，空閑的空間與被占用的空間就顯的比較規整，中間放著一個指針作為分界點的指示器，分配內存就僅僅是把指針指向空閑那邊挪一段與對象大小相等的距離罷了。如果垃圾收集器選擇的是Serial、ParNew這種基于壓縮算法的，虛擬機采用這種方式分配。

一般使用帶有compact（整理過程的收集器時，使用指針碰撞）

如果內存不規整，已使用的內存和未使用的內存相互交錯，虛擬機就需要維護一個列表，使用空閑列表分配。

意思就是虛擬機維護了一個列表，記錄上哪些內存是可用的，再分配的時候從列表中找到足夠大的空間為這個對象來分配內存，并且更新列表上的內容，這種分配方式就叫做空閑列表法（可以自己結合生活中的例子進行腦補）

說明：選擇哪種分配方式是由java堆的規整性來決定的，而jav堆是否規整則又是由垃圾回收器是否帶有壓縮功能來決定的。

3、處理并發安全問題

在分配內存空間時，另外一個問題是及時保證new對象時候線程的安全性：創建對象是非常頻繁的操作，虛擬機需要解決并發問題。虛擬機采用了兩種方式解決并發問題：

1、cas（Compare And Swap）失敗重試、區域加鎖：保證指針更新操作的原子性

2、TLAb把內存分配的動作按照線程劃分在不同的空間之中進行，即每個線程在Java堆中預先分配一小塊內存，稱為本地線程分配緩沖區（TLAB，Thread Local Allocation Buffer）虛擬機 是否使用TLAB，可以通過-XX:+/-UserTLAB參數來決定。

4、初始化分配到的空間

內存分配結束，虛擬機將分配到的內存空間都初始化為零值（不包括對象頭）。這一步保證了對象的實例字段在Java代碼中可以不用賦初值就可以直接使用，程序能訪問到這些字段的數據類型所對應的零值。

5、設置對象的對象頭

將對象的所屬類（即類的元數據信息）、對象的HashCode和對象的GC信息、鎖信息等數據存儲在對象的對象頭中。這個過程的具體設置方式取決于JVM實現。

6、執行init方法進行初始化

在Java程序的視角看來，初始化才正式開始。初始化成員變量，執行實例化代碼塊，調用類的構造方法，并把堆內存的對象的首地址賦值給引用變量。

因此一般來說（由字節碼中是否跟隨有invokespecial指令所決定），new指令之后會接著就是執行方法，把對象按照程序員的意愿進行初始化，這樣一個真正可用的對象才算完全創建出來。

2、對象內存布局

上圖：

3、對象頭

由于是為了學習java并發編程做知識提前儲備，所以要介紹對象頭

上圖可以看出對象頭主要是有兩部分組成一個是markwork，一個是類型指針。當然這是正常一個對象的情況，如果是數組對象，在對象頭中還應該存儲數組的長度信息。

我們主要介紹markwork中都有那些內容，也是為了學習java并發編程做前提儲備

32位操作系統對象頭中markword：

64為操作系統對象頭中markword：

其中的markword我們在下一個章節中介紹。。。。。

本文參照視頻：
https://www.bilibili.com/video/BV1jE411j7uX?p=88
https://www.bilibili.com/video/BV1PJ411n7xZ?p=2
感謝視頻中的兩位老師的講解，讓我收獲豐厚