对象的实例化以及对象的内存布局

创建对象的方式

new

• 常见的方式
• 变形1： xxx静态方法
• 变形2： xxxBuilde/xxxFactory 的静态方法

  Class的 newinstance() ：反射方式，只能调用空参构造器，权限必须是public

  Constructor 的newInstance(Xxx)： 反射方式，可以调用空参，带参的构造器，权限没要求

  使用clone（）：不调用任何构造器，当前的类需要实现Cloneable接口，实现clone（）方法

  使用反序列化：从文件或文本中获取一个对象的二进制流

  使用三方库Objenesis

创建对象的步骤

1.判断对象对应的类是否加载、链接、初始化

虚拟机遇到一条new指令，首先检查这个指令的参数能否在Metaspace的常量池中定位到一个类的符号引用，并检查这个符号引用代表的类是否被加载、解析、初始化（即判断类元信息是否存在）。如果没有，那么在双亲委派机制下，使用当前类加载器以ClassLoader+ 包名+ 类名为key进行查找对应的.class文件。如果没有找到文件，则抛出 ClassNotFoundException异常，如果找到，则进行类加载，并生成对应的Class类对象。

2.为对象分配内存

首先计算对象占用空间大小，截止在堆中划分一块内存给新对象。如果实例成员变量是引用变量，仅分配引用变量空间即可，即4个字节大小。

• 如果内存工整

  • 指针碰撞

    如果内存是规整的，那么虚拟机将采用的是指针碰撞法（Bump the pointer ）来为对象分配内存。 意思是所有用过的内存放一边，空闲的内存放另一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，分配内存就仅仅把指针指向空闲的那边挪动一段与对象大小相等的距离罢了。如果垃圾收集器选择的是Serial、 ParNew这种基于压缩算法的，虚拟机采用这种分配方式。一般使用带有compact（整理）过程的收集器时，使用指针碰撞。

• 如果内存不工整

  • 虚拟机需要维护一个列表
  • 空闲列表分配

    如果内存是不工整的，已使用的内存和未使用的内存相互交错，那么虚拟机采用的是空闲散列表法来为对象分配内存。 意思是虚拟机维护了一个列表，记录了哪些内存是可用的，再分配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例，并更新列表上的内容。这种分配方式成为“空闲列表（Free List）”

• 说明

  选择哪种分配方式有Java堆是否规整决定，而java堆是否规整又由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。

3.处理并发安全问题

• 采用CAS配上失败重试保证更新的原子性

• 每个线程预先分配一块TLAB

  • 通过-XX:+/-UseTLAB参数来设定

4.初始化分配到空间

• 所有属性设置默认值，保证对象实例字段在不赋值时可以直接使用

5.设置对象的对象头

将对象的所属类（即类的元数据信息）、对象HashCode和对象的GC信息、锁信息等数据存储在对象的对象头中。这个过程的具体设置取决于JVM的实现。

6.执行init方法进行初始化

在Java程序的视角来看，初始化才正式开始。初始化成员变量，执行实例化代码块，调用类的构造方法，并把堆内对象的首地址赋值给引用变量。 因此一般来说（由字节码中是否跟随有invokespecial指令所决定），new指令之后会接着就是执行方法，把对象按照程序员的意愿进行初始化，这样一个真正可用的对象才算完全创建出来了。

对象内存布局

对象头 （Header）

• 包含两部分

  • 运行时元数据（MarkWorld）

    • 哈希值 （hash code）
    • GC 分代年龄
    • 锁状态标志
    • 线程持有的锁
    • 偏向锁ID
    • 偏向时间戳

  • 类型指针

    • 指向类元数据InstanceKlass，确定该对象所属的类型。
• 说明： 如果是数组，还要记录数组长度

实例数据（Instance Data）

• 说明

  • 它是对象真正存储的有效信息，包括程序代码中定义的各种类型的字段（包括从父类继承下来的和本身拥有的字段）

• 规则

  • 如果CompactFiled参数为true（默认为true）；子类的窄变量可能插入代父类变量的空隙

对齐填充（Padding）

• 不是必须的，也没特别含义，仅仅起到占位符作用。

对象访问定位

创建对象的目的是为了使用它

JVM是如果通过栈帧中的对象引用访问到其内部的对象实例 的呢？

• 定位，通过栈上reference引用

对象访问方式主要有两种

• 句柄访问

  • 好处

    reference中存储稳定句柄地址，对象被移动（垃圾收集时移动对象很普遍）时只会改变句柄中实例数据指针即可，reference本身不需要被修改。

• 直接指针（HotSpot采用）

  • 好处

    直接指向对象

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思维导图如下：