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,也会涉及java栈、java堆和方法区这三个最重要内存区域之间的关联关系。

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()这部分的语义将会反应到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,这块内存的长度是不固定的。
另外,在java堆中还必须包含能查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。

  1. 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。
    通过句柄访问对象

  2. 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何放置访问类型数据的相关信息,reference中直接存储的就是对象地址。
    通过直接指针访问对象

这两种对象的访问方式各有优势,使用句柄访问方式的最大好处就是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通的行为)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。

Sun HotSpot而言,它是使用直接指针进行对象访问的;从整个软件开发的范围来看,各种语言和框架使用句柄来访问的情况也十分常见。