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一、Klass-OOP概述
1.1 基本概念
在HotSpot中，
Klass来描述 Java 类，不同的Java类由不同的Klass实例对象定义;oop（ordinary object pointer, 普通对象指针）定义为一块内存区域;OopDesc来描述这块内存的内容，即描述Java实例对象，不同的Java实例对象对应不同的OopDesc对象。
JVM 使用 C++ 编写的，C++ 定义了2个类 Klass、OopDesc 分别用来描述Java中类和对象， 所以Java中的类和对象对于C++而言，均是 C++ 创建的对象。
类比注解和元注解。C++定义的Java类产生的对象就是元注解；Java代码产生的对象就是注解。
1、 JAVA代码通过
new Object()创建对象，图示{1}；
2、JVM会加载对应的class，解析生成Klass对象，图示{2}、{3}；
3、JVM更加加载的Klass对象，创建OopDesc对象,图示{4}。
注意：
- Java的每个类，在JVM中都有一个对应的Klass类实例与之对应，存储类的元信息如：常量池、属性信息、方法信息……
- Klass对象实例由JVM自己产生，放在JVM元空间；
- OopDesc对象实例由Java代码定义产生，放在JVM堆内存；
- 简言之，JVM创建的对象统一放在JVM元空间，java代码创建的对象统一放在堆内存；
1.2 具体实现
为了更加精细化管理Java中的类和对象，JVM层面也定义很多了Klass的子类和OopDesc的子类。
大的维度为普通类（Instance）和数组类（Array）：
InstanceKlass、InstanceOopDesc分别用于普通的Java 类、普通的Java对象；
ArrayKlass、ArrayOopDesc分别用于数组类型的Java 类、数组类型的Java对象；
对于普通的Java 类InstanceKlass 而言，分别为Java中3个特殊的类定义了子类：
-
InstanceMirrorKlassjava.lang.Class
Mirror：因为
InstanceMirrorKlass会生成类java.lang.Class的对象（如Object.class）,是Java层面的class，和 C++(或者说JVM)层面的InstanceKlass对应起来，为Java提供InstanceKlass的一些能力，如反射操作等，避免直接操作InstanceKlass对象，破坏JVM。
是不是就像一面镜子啊？ -
InstanceRefKlassjava.lang.ref.Reference
java 引用的类，GC时特殊处理，更多细节查阅细说Java 引用（强、软、弱、虚）和 GC 流程（一）
-
InstanceClassLoaderKlassjava.lang.ClassLoader
二、代码简析
2.1、InstanceKlass代码简析
InstanceKlass 里面的变量基本和字节码（更多详情参见字节码（二））中的内容一致，本质就是把字节码加载并解析到JVM中。
class InstanceKlass: public Klass {
//……
protected:// 保存该类使用的所有注解Annotations* _annotations;// 数组元素为该类的数组Klass指针，即数组内部元素的 Klass 指向数组的 klassKlass* _array_klasses;// 常量池信息ConstantPool* _constants;// java 内部类信息Array<jushort>* _inner_classes;// 举例：java中Object类在字节码中的名字： "[Ljava/lang/Object;"Symbol* _array_name;// java 类实例成员占用内存大小，以字（word）为单位；在为当前类表示的Java类所创建的对象（使用oop表示）分配内存时使用int _nonstatic_field_size;// java 类成员占用内存大小，以字（word）为单位；在为当前类表示的Java类所创建的java.lang.Class对象（使用oop表示）分配内存时使用int _static_field_size; // Constant pool index to the utf8 entry of the Generic signature,// or 0 if none.// 类的签名在常量池中的索引u2 _generic_signature_index;// Constant pool index to the utf8 entry for the name of source file// containing this klass, 0 if not specified.// 类的源文件名在常量池中的索引u2 _source_file_name_index;// 此类包含的静态引用类型字段的数量u2 _static_oop_field_count;// java 字段总数量u2 _java_fields_count; // 非静态的oop map block需要占用的内存大小，以字为单位，GC时快速标记对象可达，快速构造引用链int _nonstatic_oop_map_size;OopMapBlock* _nonstatic_oop_mapu2 _minor_version; // minor version number of class fileu2 _major_version; // major version number of class file// 执行此类初始化的Thread指针Thread* _init_thread; // Pointer to current thread doing initialization (to handle recusive initialization)// Java虚函数表（vtable）所占用的内存大小，以字为单位int _vtable_len; // length of Java vtable (in words)// Java接口函数表（itable）所占用的内存大小，以字为单位int _itable_len; // length of Java itable (in words)// 用于存放java类所有方法OopMapCache* volatile _oop_map_cache; // OopMapCache for all methods in the klass (allocated lazily)// JNI方法操作属性JNIid* _jni_ids; // First JNI identifier for static fields in this class// JNI方法操作方法jmethodID* _methods_jmethod_ids; // jmethodIDs corresponding to method_idnum, or NULL if none// 依赖的本地方法，以根据其_next属性获取下一个nmethodnmethodBucket* _dependencies; // list of dependent nmethods// 栈上替换的本地方法链表的头元素nmethod* _osr_nmethods_head; // Head of list of on-stack replacement nmethods for this class// 类的状态// Class states are defined as ClassState (see above)// allocated（已分配内存）// loaded（从class文件读取加载到内存中）// linked（已经成功链接和校验）// being_initialized（正在初始化）// fully_initialized（已经完成初始化）// initialization_error（初始化异常）// Place the _init_state here to utilize the unused 2-byte after// _idnum_allocated_count.u1 _init_state; // state of class// 引用类型: 强引用、软、弱、虚 、FinalReference u1 _reference_type; // reference type// Method array. 保存方法的指针数组Array<Method*>* _methods;// Default Method Array, concrete methods inherited from interfacesArray<Method*>* _default_methods; // 接口继承的方法// Interface (Klass*s) this class declares locally to implement.Array<Klass*>* _local_interfaces; // 保存直接实现的接口// Interface (Klass*s) this class implements transitively.Array<Klass*>* _transitive_interfaces; // 保存全量实现的接口（直接+间接）// Int array containing the vtable_indices for default_methods// offset matches _default_methods offsetArray<int>* _default_vtable_indices; // 默认方法在虚函数表中的索引// Instance and static variable information, starts with 6-tuples of shorts// [access, name index, sig index, initval index, low_offset, high_offset]// for all fields, followed by the generic signature data at the end of// the array. Only fields with generic signature attributes have the generic// signature data set in the array. The fields array looks like following://// f1: [access, name index, sig index, initial value index, low_offset, high_offset]// f2: [access, name index, sig index, initial value index, low_offset, high_offset]// ...// fn: [access, name index, sig index, initial value index, low_offset, high_offset]// [generic signature index]// [generic signature index]// ...Array<u2>* _fields; // 类的字段属性，每个字段的6个属性 如：访问控制、属性名、初始值，内存中的偏移量；此外，保存完所有属性之后还可能会保存泛型签名信息。// _java_mirror ,指向java层面的class对象（类.class） oop _java_mirror...// 解析一个类时计算内存大小int size(int vtable_len,int itable_len,int nonstatic_oop_map_size,bool isinterf,bool is_anonymous){return align_object_size(header_size() + // InstanceKlass类本身占用的内存大小align_object_offset(vtable_length) +align_object_offset(itable_length) +// [EMBEDDED nonstatic oop-map blocks] size in words = nonstatic_oop_map_size((is_interface || is_anonymous) ?align_object_offset(nonstatic_oop_map_size) :nonstatic_oop_map_size) +// [EMBEDDED implementor of the interface] only exist for interface(is_interface ? (int)sizeof(Klass*)/HeapWordSize : 0) +// [EMBEDDED host klass ] only exist for an anonymous class (JSR 292 enabled)(is_anonymous ? (int)sizeof(Klass*)/HeapWordSize : 0));}// Sizing (in words) 计算 InstanceKlass类所需内存static int header_size(){ return align_object_offset(sizeof(InstanceKlass)/HeapWordSize); // 以HeapWordSize为单位，64位一个字为8字节，所以值为8 }
}
2.2、InstanceRefKlass代码简析
java.lang.ref.Reference的子类需要使用InstanceRefKlass类来表示，因为这些类需要垃圾回收器特殊处理，具体详见细说Java 引用（强、软、弱、虚）和 GC 流程（一）
class InstanceRefKlass : public InstanceKlass{// reference type, 引用类型: 软、弱、虚 、FinalReference ,该字段继承自InstanceKlass//u1 _reference_type; // 遍历 Reference 对象的非静态成员变量，注意这里 referent 字段和 discovered 字段是不会被遍历到的InstanceKlass::oop_oop_iterate<T>(obj, closure);// 判断该 Reference 对象是否需要加入到 _discovered_list 中oop_oop_iterate_ref_processing<T>(obj, closure);
}enum ReferenceType {REF_NONE, // Regular class 强引用// 比如：用户自定义的 Reference 子类REF_OTHER, // Subclass of java/lang/ref/Reference, but not subclass of one of the classes belowREF_SOFT, // Subclass of java/lang/ref/SoftReferenceREF_WEAK, // Subclass of java/lang/ref/WeakReferenceREF_FINAL, // Subclass of java/lang/ref/FinalReferenceREF_PHANTOM // Subclass of java/lang/ref/PhantomReference
};
2.3、InstanceMirrorKlass代码简析
class InstanceMirrorKlass: public InstanceKlass{// 增加了一个静态属性_offset_of_static_fields，用来描述静态字段的起始偏移量static int _offset_of_static_fields;
}
InstanceMirrorKlass对象用于表示 java.lang.Class类，那java.lang.Class特殊在哪里，需要定制InstanceKlass？
- JAVA 类中变量有类变量（static）和实例变量，实例变量存在对象实例（
oop）中，类变量存储在java.lang.Class对象中，如下图所示：
所有的java.lang.Class对象（如Object.class、String.class）中存放的类变量之前都有统一的结构，为了区分类变量和统一的结构，增加了一个静态属性_offset_of_static_fields，用来描述类变量的起始偏移量。
2.3.1 InstanceMirrorKlass实例对象放哪里？
文章一开始，我们将Klass对象放在了JVM元空间，Java层面创建的对象放在JVM堆内存，而普通类的class对象Java层面的，同样会放在JVM堆内存；
对于 java.lang.Class的Klass对象即InstanceMirrorKlass实例对象，同样放在JVM元空间，而InstanceMirrorKlass实例生成的 java.lang.Class 对象（如 Object.class）是instanceOopDesc 对象，放在JVM堆内存。
小节：JAVA中，类的class对象和静态字段都存放在JVM堆内存中。(JDK 8 +)
JDK 7之前，静态字段是放在
InstanceKlass实例对象后面的，也就是放在方法区的；
2.4、 InstanceClassLoaderKlass代码解析
class InstanceClassLoaderKlass: public InstanceKlass{// 增加了新的oop遍历方法，主要用于类加载器依赖遍历使用。
}
2.5、OopDesc 代码简析
class OopDesc {private:volatile markoop_mark;// 标记字union _metadata {Klass* _klass; // klass 指针；narrowKlass _compressed_klass; // klass 压缩指针；} _metadata;
}
这代码熟悉吗，这不是JAVA对象的头部吗，markWord 和 类型指针（java 指针细节详情参见Java 引用是4个字节还是8个字节？）
三、Klass-OOP 内存分布
经过前面学习，相信下图你已经可以完全理解了。
类加载过程
1、通过类的全限定名(包名+类名)获取存储该类的class文件;
2、解析成运行时数据，即instanceKlass实例，存放在元空间;
3、在堆区生成该类的Class对象，由InstanceMirrorKlass对象负责生成;
可以看到，通过Object.class我们需要经过 {1}、{2} 才能得到结果。