原创

操作句柄Handle

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。
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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。
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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。
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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:
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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; // 定义在Thread类中

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()函数为对象obj分配一个新的句柄,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。

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