对象创建的过程

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创建对象的方式有4种：new 关键字、反射机制、Object 类的 clone 方法、反序列化。

针对 new 关键字的方式，来谈谈对象创建的过程，例如 Demo 类：

// 创建Demo类的实例对象
Demo demo = new Demo();
// 定义Demo类
public class Demo {
    private int i;
    private String str = "初始值";

    // 构造代码块
    {
        /* do something */
    }

    // 静态代码块
    static {
        /* do something */
    }

    // 构造方法
    public Demo() {

    }

    public int getI() {
        return i;
    }

    public void setI(int i) {
        this.i = i;
    }

    public String getStr() {
        return str;
    }

    public void setStr(String str) {
        this.str = str;
    }
}

创建对象的过程一共5个步骤，如下所示：

 

一、检查类是否已经被加载

当 JVM 执行到 字节码 new 指令时，首先会到 常量池 中定位到 Demo 类的符号引用，通过符号引用检查 Demo 类是否已被加载。

如果 Demo 类没有被被加载，就必须先执行加载过程。

二、为对象分配内存空间

Demo 类的加载检查通过后，JVM 将会从堆中为 new Demo() 创建的实例对象分配确定大小的内存。

分配内存的方式有两种：指针碰撞、空闲列表

• 指针碰撞

垃圾回收算法是标记-压缩算法，堆内存的空间很整齐的，没有碎片空间，使用中的内存放在一端，空闲的内存在另一端，在中间放置一个指针作为分界点。

分配内存时，只需要将指针往空闲内存的那一端挪动一段与对象大小的距离。

• 空闲列表

垃圾回收算法是标记-清除算法，堆内存的空间很凌乱的，存在碎片空间，使用的内存和空闲的内存相互交错的在一起。

这种情况下，JVM 需要维护一个空闲列表，记录哪些是空闲内存，分配内存的时候从空闲列表中找到一块足够大的内存空间存放对象，并更新空闲列表

 

三、将分配到的内存空间初始化零值（不包括对象头）

为对象的字段进行初始化默认值，保证对象即使没有赋初值也可以直接使用。

 int  初始化为 0，boolean初始化为false，string 初始化为 null。

 

四、为对象进行必要的设置

设置对象头（Object Head），包括这个对象所属的类，类的元数据信息，对象的哈希码，对象的 GC 分代年龄等信息。

 

五、执行构造方法

按照顺序执行：

• 执行 Class 文件中的 <init>() 方法

• 初始化对象的字段：例如 str 初始化为 "初始值" 

• 静态代码块

• 构造代码块

• 构造方法

对象在堆内存中的存储布局划分为三个部分：对象头、实例数据、对齐填充。

对象头包括两部分信息：对象自身的运行时数据、类型指针。

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一、对象头

对象头包括两部分信息：对象自身的运行时数据、类型指针。

• 对象自身的运行时数据（Mark Word）

这些数据包括：哈希码、GC 分代年龄、锁状态标志、线程持有锁、偏向线程ID、偏向时间戳等。

这部分数据的长度在32位和64位的 JVM 中分别为：32 bit、64 bit。

• 类型指针

就是对象指向它的类型元数据的指针，可以理解为 demo 指向 Demo.class。

 

二、实例数据

实例数据就是对象中的所有字段内容，包括从父类继承的所有字段内容。

例如 demo 中的 i 和 str 。

 

三、对齐填充

对齐填充并不是必然存在的，也没有特别的含义，它仅仅是起到占位符的作用。

因为 JVM 存储对象的内存大小必须是8字节的整数倍。

那么，当对象的大小不是8字节的整数倍，意味着对象申请到的内存大小，必然大于对象的大小，剩余的内存空间就是对齐填充。

对象的访问定位

Demo demo = new Demo();

这一行代码，demo 只是对象的引用，并不是真正创建的对象，demo 在内存中存储的是 new Demo() 实例对象的地址。

demo  存储在栈，new Demo() 所创建的实例对象存储在堆。

demo 访问 new Demo() 所创建的实例对象有两种方式：句柄、直接指针。

 

一、句柄

句柄池存在堆，那么 demo 存储的就是 new Demo() 的句柄地址，句柄中包含了对象的实例数据和类型数据的实际地址。

以 Demo 类为例，如下图所示：

 

 

 

二、直接指针

直接指针 就是 demo 存储的就是 new Demo() 的实际地址。

以 Demo 类为例，如下图所示：

 

句柄 相比于 直接访问 需要多一次间接访问的开销，不过句柄访问最大的好处就是灵活，因为引用存储的是句柄地址，句柄地址是不会发生改变的。

这相当于多了一层抽象，句柄就是这一层抽象。

这意味着，即使对象的实际地址发生改变，只需要修改句柄中的实例数据指针的地址，不需要修改引用的值，即 demo 存储的值。

垃圾回收在使用 标记-压缩算法 的情况下，对象的实际地址发生改变是十分普遍的。