JVM常量池：内存分配链路

迈不过友情╰ 2022-11-26 01:51 160阅读 0赞

**目录**

内存分配

内存大小

内存空间布局

初始化内存

--------------------

上两篇日志把一个简单例子的Java源程序十六进制字节码文件简单分析，JVM对字节码文件的解析顺序大致是从魔数、版本号、常量池、父类、接口、变量再到方法，也就是在第三步时解析程序中的常量池信息。常量池前面说过，它里面记录了Java类中的全部变量和方法信息，包括成员变量，类变量，成员方法和类方法，还有类的构造方法，最后JVM会将常量池信息解析后存储在内存模型的常量区中。JVM对常量池进行解析的链路大致如下：

1.  ClassFileParser::parseClassFile();是JVM解析Java程序字节码文件的接口。
2.  ClassFileParser::parse\_constant\_pool();对常量池进行内存分配，其中包含解析常量池中的信息。

总的来说分为两部分，JVM对常量池先分配内存再解析里面的信息。

## 内存分配 ##

先从常量池的内存分配链路开始：

constantPoolOop constant_pool = 
    		oopFactory::new_constantPool(length, 
                        oopDesc::IsSafeConc, 
                                CHECK_(nullHandle));

这是ClassFileParser::parse\_constant\_pool()函数中实现内存分配部分的代码，可以看到，oopFactory::new\_constantPool()函数的入参有三个，第一个length表示的是再Java程序的字节码文件中，常量池里一共包含多少个元素，该常量池参数length再编译期间就会根据程序中包含的变量和方法计算出来，所以它会直接编译在字节码文件里，JVM可以直接读取，不过这里要处理，length标识的是常量池里含有的元素个数，不是代表常量池所占的内存空间大小。

内存空间的分配从oopFactory::new\_constantPool()一直到mutableSpace::allocate()，最终调用的是object\_space()->allocate()函数：

HeapWord* MutableSpace::allocate(size_t size) {
    	assert(Heap_lock->owned_by_self() || 
    		(SafepointSynchronize::is_at_safepoint() && 
    			Thread::current()->is_VM_thread()), 
    			"not locked");
    	HeapWord* obj = top();
    	if (pointer_delta(end(), obj) >= size) {
    		HeapWord* new_top = obj + size;
    		set_top(new_top);
    		assert(is_object_aligned((intptr_t)obj) && is_object_aligned((int
    			ptr_t)new_top), "checking alignment");
    		
    		return obj;
    	} else {
    		return NULL;
    	}
    }

HeapWord\* obj = top();首先obj指针指向的是内存区域堆的最顶端，然后再执行HeapWord\* new\_top = obj + size;将当前堆顶端指针再往高地址方向移动size大小字节，来完成堆中当前类的常量池内存分配。

## 内存大小 ##

从上面的内存分配链路可以看到，从最开始的oopFactory::new\_constantPool()函数就传入了大小参数length，到最后调用的object\_space()->allocate()也要传入size，也就是这个常量池大小参数size从开始一直传递到末尾，前面说到length只是常量池中元素个数的参数，那么这个Java类常量池大小参数size是怎么获取的呢？在常量池初始化链路中会调用constantPoolOopDesc::object\_size(length)方法来得到常量池的大小size，方法实现如下：

static int object_size(int length) {
    	return align_object_size(header_size() + length);
    }
    
    static int header_size() {
    	return sizeof(constantPoolOopDesc)/HeapWordSize;
    }

在header\_size对象头的大小计算中有一个HeapWordSize，顾名思义是HeapWord类的大小，HeapWord类只包含一个char\*指针，前面说过在32位系统里该指针大小位4字节，在64位系统的大小为8字节。由此可见，在header\_size()函数中，sizeof(constantPoolOopDesc)获得constantPoolOopDesc类实例所占内存字节，然后处以HeapWordSize也就是当前平台上的指针宽度，得到constantPoolOopDesc类实例需要的双字（一个双字占4个字节）内存大小。所以，object\_size()函数的返回值标识的是constantPoolOopDesc类所需要的内存大小再加上常量池的大小length。

## 内存空间布局 ##

JVM为constantPoolOop对象分配headSize+length个指针宽度的内存，该片内存位于JVM的永久区permanent区，它是一片连续的区域：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1c3RpbnplbmdUTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

下面为高地址位，上面为低地址位，由上图可以看到，低地址位里是个元素\_mark到\_orig\_length是constantPoolOop对象里的元素，\_mark和\_metadata继承自oopDesc类，这十个元素一共占40个字节，在32位系统环境下每一个指针宽度位4个字节。为该对象分配内存时，先为对象头分配再为实例数据分配，也就是下面的指针宽度个数据，它们具体指的是Java字节码文件里的常量池元素。

## 初始化内存 ##

为常量池分配好内存空间后，JVM还要做的就是对该部分内存进行初始化，随着JVM不断对堆区进行新类的加载和旧类的移除，在新类加载进来时，需要先对为其分配的区域进行清零，具体调用的函数是pd\_fill\_to\_words()：

static void pd_fill_to_words(HeapWord* tohw, size_t count, juint value) {
    	#ifdef AMD64
    		julong* to = (julong*) tohw;
    		julong v = ((julong) value << 32) | value;
    		while (count-- > 0) {
    			*to++ = v;
    		}
    	#else
    		juint* to = (juint*)tohw;
    		count *= HeapWordSize / BytesPerInt;
    		while (count-- > 0) {
    			*to++ = value;
    		}
    	#endif // AMD64
    }

清零操作，在该函数中做法就是将内存区里的数据value清为0值，避免影响对后续的Java类解析。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1c3RpbnplbmdUTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221124/d0292b1f1c7146a4a4491ee0fb629de3.png