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《365篇原创项目》第十一篇。
今天！ 灯塔君对大家说：
JVM源代码分析的Java对象头实现
在HotSpot虚拟机中，对象内存中的布局分为三个区域：对象标头、实例数据和对齐填充。
对象磁头
对象标头由两部分组成： nrdqt Word和类型指针。
nrdqt Word
nrdqt Word用于存储对象自身的运行时数据，如哈希代码(HashCode )、GC世代年龄、锁定状态标志、线程具有的锁定、偏转线程ID、偏转时间戳等
类型指针
类型指针是指虚拟机确定对象是哪个类的实例的对象的类元数据。
实现熏制咖啡豆Oop
HotSpot以醉熏咖啡豆Oop类型实现nrdqt Word，具体可在醉熏咖啡豆Oop.hpp文件中找到。
由于需要存储对象的运行时数据很多，考虑到虚拟机的内存使用量，醉熏咖啡豆Oop被设计为非固定的数据结构，以便在非常小的空间中存储尽可能多的数据，根据对象的状态复用自己的存储空间
hash :要保存的哈希代码
age :保存对象的各世代年龄
biased_lock :偏转锁定识别位
lock :锁定状态识别位
JavaThread:*保存具有偏转锁定的线程ID
epoch :保存偏转时间戳
熏咖啡豆Oop :里面不同片的标志位，代表不同片的状态：
存储着不同的锁定状态、不同的数据：
熏制咖啡豆Oop提供了许多用于确定当前目标头状态和更新目标头数据的方法，为同步锁定的实现提供了基础。
让我们看看代码：
首先，定义两个简单的类AAA和BBB
通过` ` javap -c AAA ` ` `查看编译后的字节码，具体为：
Java的new关键字对应于jvm的new指令，在InterpreterRuntime类中定义，并按如下方式实现：
new指令的实现过程：
1、这里，pool是AAA的常数pool。 此时，AAA的class已经加载到虚拟机中，new指令后的#2表示BBB类的全限定名的符号被引用到常数池的位置；
2、方法pool-klass_at负责返回支持BBB的klassOop对象，实现如下：
如果常量池中指定位置#2的数据已经为oop类型，指示BBB的class已加载并已解析((klassOop ) entry.get_oop ) )，则直接返回klassOop。 否则，这意味着您将首次使用BBB，需要分析BBB的元件引用，加载BBB的class类，生成相应的instanceKlass对象，并更新constant pool相应位置的元件引用
3、klass-check _ valid _ for _ instantiation可以防止抽象类被实例化；
4、klass-initialize的实现如下。
如果BBB的instanceKlass对象初始化完成，则直接返回； 否则，用initialize_impl方法进行初始化，将整个初始化算法分为11步，具体实现如下
步骤1
通过在初始化之前锁定对象锁定器来防止同时初始化多个线程。
步骤2
步骤3
如果当前实例类处于being_initialized状态且已在当前线程上初始化，则直接返回。
其实我对这个step的处理有疑问。 什么情况会到此为止呢？ 经过RednaxelaFX的大点，在以下情况下执行step3:
例如，a类具有指向new B类实例的静态变量，而b类具有指向new A类实例的静态变量。 这样，如果在外部使用a类，则初始化a类，在初始化过程中开始初始化b类，然后b类初始化再次开始初始化a类。
如果当前实例类处于fully_initialized状态，指示初始化完成，则直接返回；
步骤5
如果当前实例类处于initialization_error状态，请说明初始化
失败了，抛出异常。step6
设置当前instanceKlass的状态为 being_initialized；设置初始化线程为当前线程。
如果当前instanceKlass不是接口类型，并且父类不为空，且还未初始化，则执行父类的初始化。
step8
通过thisoop->callclass_initializer方法执行静态块代码，实现如下：
this_oop->class_initializer()可以获取静态代码块入口，最终通过JavaCalls::call执行代码块逻辑，再下一层就是具体操作系统的实现了。
step9
如果初始化过程没有异常，说明instanceKlass对象已经初始完成，则设置当前instanceKlass的状态为 fully_initialized，最后通知其它线程初始化已经完成；否则执行step10 and 11。
step10 and 11
如果初始化发生异常，则设置当前instanceKlass的状态为 initialization_error，并通知其它线程初始化发生异常。
5、如果instanceKlass初始化完成，klass->allocate_instance会在堆内存创建instanceOopDesc对象，即类的实例化；.
instanceOopDesc
当在Java中new一个对象时，本质是在堆内存创建一个instanceOopDesc对象。
instanceOopDesc在实现上继承自oopDesc，其中oopDesc定义如下：
当然，这只是 oopDesc的部分实现，oopDesc包含两个数据成员：_醉熏的咖啡豆 和 _metadata。
1、_醉熏的咖啡豆是醉熏的咖啡豆Oop类型对象，用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码(HashCode)、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等等，占用内存大小与虚拟机位长一致，更具体的实现可以阅读 《java对象头的HotSpot实现分析》
2、_metadata是一个联合体，其中wideKlassOop和narrowOop都是指向InstanceKlass对象的指针，wide版是普通指针，narrow版是压缩类指针(compressed Class pointer)
instanceOopDesc对象的创建过程
instanceOopDesc对象通过instanceKlass::allocate_instance进行创建，实现过程如下：
1、has_finalizer判断当前类是否包含不为空的finalize方法；
2、size_helper确定创建当前对象需要分配多大内存；
3、CollectedHeap::obj_allocate从堆中申请指定大小的内存，并创建instanceOopDesc对象，实现如下：
4、如果当前类重写了finalize方法，且非空，需要把生成的对象封装成Finalizer对象并添加到 Finalizer链表中，对象被GC时，如果是Finalizer对象，会将对象赋值到pending对象。Reference Handler线程会将pending对象push到queue中，Finalizer线程poll到对象，先删除掉Finalizer链表中对应的对象，然后再执行对象的finalize方法；
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