JVM学习：对象的创建和内存分配

1、对象的创建

　　java是面向对象的语言，因此对象的创建无时无刻都存在。在语言层面，使用new关键字即可创建出一个对象。但是在虚拟机中，对象创建的创建过程则是比较复杂的。

　　首先，虚拟机运到new指令时，会去常量池检查是否存在new指令中包含的参数，比如new People(),则虚拟机首先会去常量池中检查是否有People这个类的符号引用，并且检查这个类是否已经被加载了，如果没有则会执行类加载过程。

　　在类加载检查过后，接下来为对象分配内存当然是在java堆中分配，并且对象所需要分配的多大内存在类加载过程中就已经确定了。为对象分配内存的方式根据java堆是否规整分为两个方法：1、指针碰撞（Bump the Pointer），2、空闲列表（Free List）。指针碰撞：如果java堆是规整的，即所有用过的内存放在一边，没有用过的内存放在另外一边，并且有一个指针指向分界点，在需要为新生对象分配内存的时候，只需要移动指针画出一块内存分配和新生对象即可；空闲列表：当java堆不是规整的，意思就是使用的内存和空闲内存交错在一起，这时候需要一张列表来记录哪些内存可使用，在需要为新生对象分配内存的时候，在这个列表中寻找一块大小合适的内存分配给它即可。而java堆是否规整和垃圾收集器是否带有压缩整理功能有关。

　　在为新生对象分配内存的时候，同时还需要考虑线程安全问题。因为在并发的情况下内存分配并不是线程安全的。有两种方案解决这个线程安全问题，1、为分配内存空间的动作进行同步处理；2、为每个线程预先分配一小块内存，称为本地线程分配缓存（Thread Local Allocation Buffer, TLAB）,哪个线程需要分配内存，就在哪个线程的TLAB上分配。

　　内存分配后，虚拟机需要将每个对象分配到的内存初始化为0值（不包括对象头），这也就是为什么实例字段可以不用初始化，直接为0的原因。

　　接来下，虚拟机对对象进行必要的设置，例如这个对象属于哪个类的实例，如何找到类的元数据信息。对象的哈希吗、对象的GC年代等信息，这些信息都存放在对象头之中。

　　执行完上面工作之后，所有的字段都为0，接着执行<init>指令，把对象按照程序员的指令进行初始化，这样一个对象就完整的创建出来。

 

2、对象的内存布局

　　对象在内存的存储布局中包括：对象头、实例数据、对齐填充

　　对象头(Header)：包含两部分信息。1、存储对象自身的运行时数据，比如哈希码、GC分代年龄等；2、类型指针：通过这个指针确定这个对象属于哪个类。

　　实例数据(Instance Data)：存储代码中定义的各种类型的字段内容。

　　对齐填充(Padding)：这部分信息没有任何意义，仅仅是为了使得对象占的内存大小为8字节的整数倍。

 

3、对象的访问定位

　　创建对象是为了使用对象，java程序需要通过栈上的reference数据来操作栈上的具体对象。目前主流的访问对象方式有使用句柄和直接指针两种。1、使用句柄方式：会在java堆中创建一个句柄池，reference指向的这块句柄池，句柄池中包括两个指针，其中一个指针指向对象实例数据，另外一个指针指向对象的类型数据。2、使用指针的方式：reference存储的直接就是对象的地址。

　　两种方式各有各的特点，如果使用句柄方式的话，最大的好处是reference存放的是稳定的句柄地址，在对象移动时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要修改。使用指针的方式优势则是速度快，并且省去了一次指针定位的开销。