總結(jié)歸納Java在創(chuàng)建虛擬機(jī)對(duì)象的過(guò)程

一、對(duì)象的創(chuàng)建

1.1 new 類名

虛擬機(jī)遇到一條new指令時(shí)，首先檢查這個(gè)指令的參數(shù)是否能在常量池中定位到一個(gè)類的符號(hào)引用，并檢查這個(gè)符號(hào)引用代表的類是否已經(jīng)被加載、解析和初始化過(guò)。如果沒(méi)有，先執(zhí)行相應(yīng)的類加載過(guò)程。

1.2 分配內(nèi)存

虛擬機(jī)為新生對(duì)象分配內(nèi)存。對(duì)象所需內(nèi)存大小在類加載完成后就可以確定，為對(duì)象分配內(nèi)存等同于把一塊確定大小的內(nèi)存從Java堆中劃分出來(lái)。

（1）內(nèi)存分配的方式有兩種：

① 指針碰撞： java堆如果規(guī)整，一邊是用過(guò)的內(nèi)存，一邊是空閑的內(nèi)存，中間一個(gè)指針作為邊界指示器； 分配內(nèi)存只需向空閑那邊移動(dòng)指針空出與對(duì)象大小相等的空間；

② 空閑列表： 如果不規(guī)整，即用過(guò)的和空閑的內(nèi)存相互交錯(cuò)；則虛擬機(jī)需要維護(hù)一個(gè)列表，記錄哪些內(nèi)存可用；分配內(nèi)存時(shí)查表找到一個(gè)足夠大的內(nèi)存，并更新列表記錄。
選擇哪種分配方式是根據(jù)這個(gè)虛擬機(jī)所采用的垃圾收集器是否帶有壓縮整理功能決定的：如果虛擬機(jī)的虛擬器帶壓縮整理功能，則系統(tǒng)采用指針碰撞的內(nèi)存分配算法；否則采用空閑列表的算法。

（2）線程安全問(wèn)題

并發(fā)時(shí)，上面兩種方式分配內(nèi)存的操作都不是線程安全的，有兩種解決方案：
① 同步處理
JVM采用CAS（Compare and Swap）機(jī)制加上失敗重試的方式，保證更新操作的原子性；
CAS：有3個(gè)操作數(shù)，內(nèi)存值V，舊的預(yù)期值A(chǔ)，要修改的新值B。當(dāng)且僅當(dāng)預(yù)期值A(chǔ)和內(nèi)存值V相同時(shí)，將內(nèi)存值V修改為B，否則什么都不做；
② 本地線程分配緩沖區(qū)（TLAB）
把分配內(nèi)存的動(dòng)作按照線程劃分在不同的空間中進(jìn)行：每個(gè)線程在Java堆預(yù)先分配一小塊內(nèi)存，稱為本地線程分配緩沖區(qū)（Thread Local Allocation Buffer,TLAB）；哪個(gè)線程需要分配內(nèi)存就從哪個(gè)線程的TLAB上分配；只有TLAB用完需要分配新的TLAB時(shí)，才需要同步處理。
JVM通過(guò)"-XX：+/-UseTLAB"指定是否使用TLAB。

1.3 初始化零值

內(nèi)存分配完之后，虛擬機(jī)需要將分配到的內(nèi)存空間都初始化為零值。如果用TLAB，則在TLAB分配時(shí)進(jìn)行。這保證了程序中對(duì)象（及實(shí)例變量）不顯式初始賦零值，程序也能訪問(wèn)到零值。

1.4 設(shè)置對(duì)象信息

虛擬機(jī)對(duì)對(duì)象進(jìn)行必要的設(shè)置，例如這個(gè)對(duì)象是哪個(gè)類的實(shí)例、 如何才能找到類的元數(shù)據(jù)信息、 對(duì)象的哈希碼、 對(duì)象的GC分代年齡等信息。這些信息存放在對(duì)象的對(duì)象頭（Object Header）之中。

1.5 構(gòu)造對(duì)象

執(zhí)行init方法，即按照程序員的意愿進(jìn)行初始化。至此真正可用的對(duì)象才算完全被構(gòu)造出來(lái)。

二、對(duì)象的內(nèi)存布局

在HotSpot虛擬機(jī)中，對(duì)象在內(nèi)存中存儲(chǔ)的布局可以分為3塊區(qū)域：對(duì)象頭（Header）、實(shí)例數(shù)據(jù)（InstanceData）和對(duì)齊填充（Padding)。

2.1 對(duì)象頭

HotSpot虛擬機(jī)的對(duì)象頭包含兩部分：

（1）第一部分用于存儲(chǔ)對(duì)象自身運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)，這部分?jǐn)?shù)據(jù)的長(zhǎng)度在32位和64位的虛擬機(jī)中分別為32bit和64bit，官方稱它為“Mark Word”。

（2）另外一部分是類型指針，即對(duì)象指向它的類元數(shù)據(jù)的指針，虛擬機(jī)通過(guò)這個(gè)指針來(lái)確定這個(gè)對(duì)象是那個(gè)類的實(shí)例。
并不是所有的虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)都必須在對(duì)象數(shù)據(jù)上保留類型指針，即查找對(duì)象的元數(shù)據(jù)信息并不一定要經(jīng)過(guò)對(duì)象本身。

另外，如果對(duì)象是一個(gè)Java數(shù)組，那在對(duì)象頭中還必須有一塊用于記錄數(shù)組長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，因?yàn)樘摂M機(jī)可以通過(guò)普通Java對(duì)象的元數(shù)據(jù)信息確定Java對(duì)象的大小，但是從數(shù)組的元數(shù)據(jù)中卻無(wú)法確定數(shù)組的大小。

2.2 實(shí)例數(shù)據(jù)

實(shí)例數(shù)據(jù)部分是對(duì)象真正存儲(chǔ)的有效信息，也是在程序代碼中所定義的各種類型的字段內(nèi)容。無(wú)論是從父類繼承下來(lái)的，還是在子類中定義的，都需要記錄起來(lái)。這部分的存儲(chǔ)順序會(huì)受到虛擬機(jī)分配策略參數(shù)（FiedsAllocationStyle）和字段在Java源碼中定義順序的影響。

HotSpot虛擬機(jī)默認(rèn)的分配策略為：longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops(Ordinary Object Pointers)。從分配策略中可以看出，相同寬度的字段總是被分配到一起。在滿足這個(gè)前提條件的情況下，在父類中定義的變量會(huì)出現(xiàn)在子類之前。如果CompactFieds參數(shù)值為true（默認(rèn)為true），那么子類中較窄的變量也可能會(huì)插入到父類變量的空隙之中。

2.3 對(duì)齊填充

對(duì)齊填充并不是必然存在的，也沒(méi)有特別的含義，他僅僅起占位符的作用。由于HotSpot VM的自動(dòng)內(nèi)存管理系統(tǒng)要求對(duì)象起始地址必須是8字節(jié)的整數(shù)倍，換句話說(shuō)，就是對(duì)象的大小必須是8字節(jié)的整數(shù)倍，而對(duì)象頭部分正好是8字節(jié)的倍數(shù)，因此，當(dāng)對(duì)象實(shí)例部分沒(méi)有對(duì)齊時(shí)，就需要通過(guò)對(duì)齊填充來(lái)補(bǔ)全。

三、對(duì)象的訪問(wèn)定位

建立對(duì)象是為了使用對(duì)象，Java程序通過(guò)棧上的reference數(shù)據(jù)來(lái)操作堆上的具體對(duì)象。
reference類型在Java虛擬機(jī)規(guī)范中之規(guī)定了一個(gè)指向?qū)ο蟮囊?，但沒(méi)有定義這個(gè)引用應(yīng)該通過(guò)何種方式去定位訪問(wèn)隊(duì)中的對(duì)象的具體位置，因此對(duì)象的訪問(wèn)方式也是由虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)而定的。目前主流方式是使用句柄和直接指針兩種。

3.1 使用句柄

如果以句柄方式訪問(wèn)，Java堆中將會(huì)劃分出一塊內(nèi)存作為句柄池，reference中存儲(chǔ)的就是對(duì)象的句柄地址，而句柄中包含了對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)與類型數(shù)據(jù)各自的具體地址信息。

3.2 指針?lè)绞?/strong>