• 操作句柄Handle(7)


    可以将Handle理解成访问对象的一个“句柄”。垃圾回收时对象可能被移动(对象地址发生改变),通过Handle访问对象可以对使用者屏蔽垃圾回收细节。

    Handle涉及到的相关类的继承关系如下图所示。

      

    HotSpot会通过Handle对Oop和某些Klass进行操作。下图左边显示了直接访问的情况,下图右边显示了间接访问的情况。

      

    可以看到,当对Oop直接引用时,如果Oop的地址发生变化,那么所有的引用都要更新,如图有3处引用,所以都需要更新;当通过Handle对Oop间接引用时,如果Oop的地址发生变化,那么只需要更新Handle中保存的对Oop的引用即可。

    每个Oop都有一个对应的Handle,这样通过对应的Handle可直接获取对应的Oop,不需要进行类型转换。为了读者方便阅读,这里再次给出了Oop继承体系,如下图所示。

     

    可以看到Handle继承体系与Oop继承体系类似,实际上也有相应的对应关系,例如通过instanceHandle操作instanceOopDesc,通过objArrayHandle操作objArrayOopDesc。

    与Oop类似,Klass也需要通过Handle来间接引用。如下几个Klass有对应的Handle: 

    Klass -klassHandle
        InstanceKlass - instanceKlassHandle
    ConstantPool - constantPoolHandle
    Method - methodHandle

    现在假设有个Person类,还有这个类的一个Person对象,那么可以像下图这样理解Handle、Oop与Klass之间的关系: 

    下面具体看一下Handle的定义,如下:

    // Base class for all handles. Provides overloading of frequently
    // used operators for ease of use.
    
    class Handle VALUE_OBJ_CLASS_SPEC {
     private:
      oop* _handle; // 可以看到是对oop的封装
    
     protected:
      oop obj() const {
    	  return _handle == NULL ? (oop)NULL : *_handle;
      }
      oop non_null_obj() const {
    	  assert(_handle != NULL, "resolving NULL handle");
    	  return *_handle;
      }
      ...
    }
    

    调用obj()或non_null_obj()方法获取被封装的oop对象,不过并不会直接调用Handle对象的obj()或non_null_obj()对象,而是通过C++的运算符重载来获取。Handle类重载了()和->运算符,如下:

    // General access
    oop operator () () const {
       return obj();
    }
    oop operator -> () const { 
       return non_null_obj(); 
    }
    

    可以这样使用:

    oop obj = ...;
    Handle h1(obj); // allocate new handle
    
    oop obj1 = h1(); // get handle value
    h1->print(); // invoking operation on oop  

    由于重载了运算符(),所以h1()会调用()运算符的重载方法,重载方法中调用obj()获取到被封装的oop对象。重载了运算符->,所以h1->print()同样会调用oop对象的print()方法。

    另外还需要知道,Handle分配在本地线程的HandleArea中,这样在进行垃圾回收时,只需要扫描每个线程的HandleArea即可找出句柄引用的活跃对象。每次创建句柄对象时,都会调用到Handle类的构造函数,其中一个构造函数如下:

    inline Handle::Handle(oop obj) {
      if (obj == NULL) {
        _handle = NULL;
      } else {
    	HandleArea* ha = Thread::current()->handle_area();
        _handle = ha->allocate_handle(obj);
      }
    }
    

    参数obj就是要通过句柄操作的对象。通过调用当前线程的handle_area()函数获取HandleArea,然后调用allocate_handle()在HandleArea中分配存储obj的空间并将obj保存起来。

    每个线程都 会有一个_handle_area属性,定义如下:

    // Thread local handle area for allocation of handles within the VM
    HandleArea* _handle_area;
    

    在创建线程时初始化_handle_area属性,然后通过handle_area()函数获取这个属性的值。 

    allocate_handle()函数的实现如下:

    oop* real_allocate_handle(oop obj) {
        oop* handle = (oop*) Amalloc_4(oopSize);
        *handle = obj;
        return handle;
    }
    

    分配空间并完成obj的存储操作。 

    句柄的释放要通过HandleMark来完成,不过在介绍HandleMark之前需要介绍一下FHandleArea、Area及Chunk等类的实现,下一篇会详细分析。

    相关文章的链接如下:

    1、在Ubuntu 16.04上编译OpenJDK8的源代码 

    2、调试HotSpot源代码

    3、HotSpot项目结构 

    4、HotSpot的启动过程 

    5、HotSpot二分模型(1)

    6、HotSpot的类模型(2)  

    7、HotSpot的类模型(3) 

    8、HotSpot的类模型(4)

    9、HotSpot的对象模型(5)  

    10、HotSpot的对象模型(6) 

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