漫畫(huà)：對(duì)象是如何被找到的？句柄 OR 直接指針？

小貼士：想要使用并定位 Java 對(duì)象，就要用到 Java 虛擬機(jī)棧（Java Virtual Machine Stack），它描述的是 Java 方法執(zhí)行的線程內(nèi)存模型：每個(gè)方法被執(zhí)行的時(shí)候，Java 虛擬機(jī)都會(huì)同步創(chuàng)建一個(gè)棧幀（Stack Frame）用于存儲(chǔ)局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)連接、方法出口等信息。每一個(gè)方法被調(diào)用直至執(zhí)行完畢的過(guò)程，就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧中從入棧到出棧的過(guò)程。

代碼解讀

以下面代碼為例，來(lái)說(shuō)明對(duì)象定位的過(guò)程：

class Bus extends Car {
    private String code;
    private String color;
    Bus(String code, String color) {
        this.code = code;
        this.color = color;
    }
    // 省略其他方法...
}
public class ReferenceTest {
    Bus myBus = new Bus("Java中文社群", "藍(lán)色");
}

以官方默認(rèn)的 HotSpot 虛擬機(jī)來(lái)說(shuō)， myBus 就是存儲(chǔ)在本地變量表中 reference 類型的變量， new Bus("Java中文社群", "藍(lán)色") 就是存儲(chǔ)在 Java 堆中的對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)，它存儲(chǔ)了此實(shí)體類的所有字段信息，例如 code="Java中文社群" 以及 color="藍(lán)色" 等信息，而 Java 堆中的還存儲(chǔ)著對(duì)象類型數(shù)據(jù)的地址，它存儲(chǔ)的是對(duì)象的類型信息，還有它的父類信息等。

總結(jié)

由于 reference 類型在《Java虛擬機(jī)規(guī)范》里面只規(guī)定了它是一個(gè)指向?qū)ο蟮囊?，并沒(méi)有定義這個(gè)引用應(yīng)該通過(guò)什么方式去定位、訪問(wèn)到堆中對(duì)象的具體位置，所以對(duì)象訪問(wèn)方式也是由虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)而定的，主流的訪問(wèn)方式主要有使用句柄和直接指針兩種：

• 如果使用句柄訪問(wèn)的話，Java 堆中將可能會(huì)劃分出一塊內(nèi)存來(lái)作為句柄池，reference 中存儲(chǔ)的就是對(duì)象的句柄地址，而句柄中包含了對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)與類型數(shù)據(jù)各自具體的地址信息；
• 如果使用直接指針訪問(wèn)的話，Java 堆中對(duì)象的內(nèi)存布局就必須考慮如何放置訪問(wèn)類型數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，reference 中存儲(chǔ)的直接就是對(duì)象地址，如果只是訪問(wèn)對(duì)象本身的話，就不需要多一次間接訪問(wèn)的開(kāi)銷。

因此使用句柄來(lái)訪問(wèn)的最大好處就是 reference 中存儲(chǔ)的是穩(wěn)定句柄地址，在對(duì)象被移動(dòng)（垃圾收集時(shí)移動(dòng)對(duì)象是非常普遍的行為）時(shí)只會(huì)改變句柄中的實(shí)例數(shù)據(jù)指針，而 reference 本身不需要被修改。使用直接指針訪問(wèn)速度更快，但如果對(duì)象被移動(dòng)則需要修改 reference 本身。

由于對(duì)象訪問(wèn)在 Java 中非常頻繁，因此這類開(kāi)銷積少成多也是一項(xiàng)極為可觀的執(zhí)行成本，所以官方默認(rèn)的 HotSpot 虛擬機(jī)采用的就是「直接指針」來(lái)定位對(duì)象的。

參考 & 鳴謝

周志明《深入理解Java虛擬機(jī)》第 3 版

    

     

      

       

        

         

          

           
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