对象实例化内存布局与访问定位

对象的实例化

1. 通过new关键字
2. 通过Class的newInstance()，反射的方式，只能调用空参的构造器，权限必须是public
3. Constructor的newInstance()，也是反射的放射，可以调用空参或者带参的构造器，权限没有要求。
4. clone()，当前类实现Clonable接口
5. 使用反序列化：从文件中、网路中获取一个对象的二进制流
6. 第三方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，首先去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，并且检查这个符号引用代表的类是否已经被加载、解析和初始化。如果没有，那么在双亲委派模式下，使用当前类加载器进行查找对应的class文件，如果没有找到文件，则抛出ClassNotFoundExcpetion异常。如果找到，则进行类加载，并生成对应的Class类和对象。

2.为对象分配内存

• 首先计算对象占用空间的大小，接着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在一边，空闲的内存在另一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，分配内存就仅仅是把指针向空闲那边移动一段与对象大小相等的距离。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，使用指针碰撞。
• 如果内存不规整，虚拟机要维护一个列表
  • 如果内存不规整，已使用和未使用的内存相互交错，那么虚拟机将采用空闲列表法来为对象分配内存。
  • 意思是虚拟机维护了一个列表，记录上哪些内存块是可用的，再分配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给实例对象，并更新列表上的内存。这种分配方式称为“空闲列表（Free List）”

3.处理并发安全问题

采用CAS失败重试、区域加锁保证更新的原子性。

每个线程预先分配一块TLAB——通过-XX:+/-UseTLAB参数来设定

4.初始化分配的空间

所有对象设置默认值，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），对象的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方式取决于JVM的实现。

6.执行init方法进行初始化

在java程序的视角看来，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，这样一个对象才算真正完全创建出来。

对象内存布局

对象头

对象头包含两部分

• 运行时元数据（Mark Word）
  • 哈希值（HashCode）
  • GC分代年龄
  • 锁状态标志
  • 线程持有的锁
  • 偏向线程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。

实例数据（Instance Data）

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（包括父类继承下来的和本身拥有的字段）

• 相同宽度的字段总是被分配在一起
• 父类中定义的变量会出现在子类之前
• 如果CompactFields参数为true（默认为true）：子锁的窄变量可能插入到父类变量的空隙。

对齐填充

不是必须的，也没有特别含义，仅起到占位符的作用。因为要求对象的大小是8字节的整数倍。

对象访问定位

JVM通过栈上的reference访问对象。对象访问方式有如上两种：通过句柄访问、通过直接指针访问（Hotspot采用直接指针）

通过句柄访问对象需要额外开辟句柄池，不过也有优点，当对象移动时，不需要改变reference地址，只需要更改句柄中的对象实例指向的地址。

直接指针不需要额外的空间，访问效率也高。