Java中New一個(gè)對(duì)象是個(gè)怎么樣的過程

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在語(yǔ)言層面創(chuàng)建對(duì)象（例如克隆、反序列化）通常僅僅是一個(gè)new關(guān)鍵字而已，而在虛擬機(jī)中，對(duì)象（普通Java對(duì)象，不包括數(shù)組和Class對(duì)象等）的創(chuàng)建時(shí)一個(gè)怎么樣的過程？

一、對(duì)象的創(chuàng)建

當(dāng)虛擬機(jī)遇到一條new指令時(shí)候，首先去檢查這個(gè)指令的參數(shù)是否能在常量池中能否定位到一個(gè)類的符號(hào)引用，并且檢查這個(gè)符號(hào)引用代表的類是否已被加載、解析和初始化過。如果沒有，那必須先執(zhí)行相應(yīng)的類加載過程。

在類加載檢查通過后，接下來虛擬機(jī)將為新生的對(duì)象分配內(nèi)存。對(duì)象所需的內(nèi)存的大小在類加載完成后便可以完全確定，為對(duì)象分配空間的任務(wù)等同于把一塊確定大小的內(nèi)存從Java堆中劃分出來，目前常用的有兩種方式：

1.指針碰撞（Bump the Pointer）：假設(shè)Java堆的內(nèi)存是絕對(duì)規(guī)整的，所有用過的內(nèi)存都放一邊，空閑的內(nèi)存放在另一邊，中間放著一個(gè)指針作為分界點(diǎn)的指示器，那所分配內(nèi)存就僅僅把那個(gè)指針向空閑空間那邊挪動(dòng)一段與對(duì)象大小相等的距離。

2.空閑列表（Free List）：如果Java堆中的內(nèi)存并不是規(guī)整的，已使用的內(nèi)存和空間的內(nèi)存是相互交錯(cuò)的，虛擬機(jī)必須維護(hù)一個(gè)空閑列表，記錄上哪些內(nèi)存塊是可用的，在分配時(shí)候從列表中找到一塊足夠大的空間劃分給對(duì)象使用。

除了如何劃分可用空間外，在并發(fā)情況下劃分不一定是線程安全的，有可能出現(xiàn)正在給A對(duì)象分配內(nèi)存，指針還沒有來得及修改，對(duì)象B又同時(shí)使用了原來的指針分配內(nèi)存的情況，解決這個(gè)問題兩種方案：

1. 分配內(nèi)存空間的動(dòng)作進(jìn)行同步處理：實(shí)際上虛擬機(jī)采用CAS配上失敗重試的方式保證了更新操作的原子性。

2. 內(nèi)存分配的動(dòng)作按照線程劃分在不同的空間中進(jìn)行：為每個(gè)線程在Java堆中預(yù)先分配一小塊內(nèi)存，稱為本地線程分配緩沖（Thread Local Allocation Buffer, TLAB）。

內(nèi)存分配完后，虛擬機(jī)需要將分配到的內(nèi)存空間中的數(shù)據(jù)類型都初始化為零值（不包括對(duì)象頭）；接下來虛擬機(jī)要對(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，這些信息都存放在對(duì)象的對(duì)象頭中。

做完以上以后，從虛擬機(jī)視角來看，一個(gè)新的對(duì)象已經(jīng)產(chǎn)生了，但是Java程序視角來看，執(zhí)行new操作后會(huì)接著執(zhí)行方法，把對(duì)象按照程序員的意愿進(jìn)行初始化，這樣一個(gè)真正的對(duì)象就產(chǎn)生了。

二、對(duì)象的內(nèi)存布局

在HotSpot虛擬機(jī)中，對(duì)象在內(nèi)存中的存儲(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)（Instance Data）和對(duì)齊填充（Padding）.

（一）對(duì)象頭

1.第一部分用于存儲(chǔ)對(duì)象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)，如哈希碼、GC分代年齡、鎖狀態(tài)標(biāo)志、線程持有的鎖、偏向線程ID、偏向時(shí)間戳等，官方稱為“Mark Word”。

2.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)通過這個(gè)指針來確定這個(gè)對(duì)象的哪個(gè)實(shí)例。面試：100道Java中高級(jí)面試題匯總+詳細(xì)拆解

（二）實(shí)例數(shù)據(jù)

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。

（三）對(duì)齊填充

對(duì)齊填充不是必然存在的，也沒有特別的含義，僅僅起著占位符的作用。

三、對(duì)象的訪問定位

建立對(duì)象是為了使用對(duì)象，我們的Java程序需要通過棧上的reference數(shù)據(jù)來操作堆上的具體對(duì)象。目前主流訪問方式有使用句柄和直接指針兩種：

（一）句柄訪問

Java堆中將會(huì)劃分出一塊內(nèi)存來作為句柄池，reference中存儲(chǔ)的就是對(duì)象句柄位置，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。

（二）直接指針訪問

如果使用直接指針訪問，那么Java堆對(duì)象的布局中就必須考慮如何放置訪問類型數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，而reference中存儲(chǔ)的直接就是對(duì)象地址。

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