第2.7篇-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，还能降低垃圾收集器查找GC Roots的复杂度，提高GC回收的效率。

Handle涉及到的相关类的继承关系如下图所示。

  

HotSpot VM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，左图有3处引用都需要更新；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，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，实际上也有对应的关系，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：

源代码位置：openjdk/hotspot/src/share/vm/runtime/handles.hpp

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;
  }
  ...
}

如上类定义了唯一一个属性_handle，这个属性是一个指向oop的指针，所以可以看作只是一次简单的对oop的封装而已。当获取oop时，只能通过_handle来操作。

获取被封装的oop实例（一个指向oop的指针_handle）时，并不会直接调用obj()或non_null_obj()函数获取，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：

 

源代码位置：openjdk/hotspot/src/share/vm/runtime/handles.hpp

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operator ()运算符的重载函数，重载函数中调用obj()函数获取被封装的oop对象。h1->print()同样会通过operator ->运算符的重载函数调用oop对象的print()函数。

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即可找出所有句柄，进而找出所有被线程引用的活跃对象。

每次创建句柄时，都会调用到Handle类的构造函数，其中一个构造函数如下：

 

源代码位置：openjdk/hotspot/src/share/vm/runtime/handles.inline.hpp

inline Handle::Handle(oop obj) {
  if (obj == NULL) {
    _handle = NULL;
  } else {
    _handle = Thread::current()->handle_area()->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()函数在HandleArea中分配存储obj的内存空间并存储obj。

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obj分配一个新的句柄，实现如下：

 

源代码位置：openjdk/hotspot/src/share/vm/runtime/handles.hpp

oop* allocate_handle(oop obj) {
 return real_allocate_handle(obj);
}

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

 

分配空间并存储obj。

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HandleArea、Area及Chunk等类的实现，下一节将会详细分析。