前言：

了解java对象从创建、存储&怎么被使用的整个过程十分重要

对应过程则是：对象创建、对象内存布局、对象访问定位的三个过程

下面是java对象创建、对象内存布局、对象访问定位的三个过程的学习笔记

1.对象创建

在开发使用时，创建java对象仅仅只是通过关键字new：A a=new A();

可是java对象在虚拟机中创建则是相对复杂。这里主要说的是普通对象，不包括数组和Class对象等；

1.1创建过程

当遇到关键字new指令时，java对象创建过程便开始，整个过程如下

前置条件

关键字new指令

开始

类加载检查（步骤1）

检查通过   如果没有通过，到类加载，如果加载成功还是会进到下一步

为对象分配内存（步骤2）

将内存空间初始化为0（步骤3）

对对象进行必要的设置（步骤4）

结束

后置条件-------手动对对象初始化

1.2 过程步骤

步骤1：类加载检查

1.检查该new指令的参数是否在常量池中定位到一个类的符号引用

2.检查该类符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过

如果没有，需要先执行相应的类加载过程 （后面会整理类的加载过程）

步骤2：

1.虚拟机将为对象分配内存，即把一块确定大小的内存从java堆中划分出来

对象所需内存大小在类加载完成后就已经完全确定

2.关于内存分配，此处要讲解内存分配方式：指针碰撞&空闲列表

a.java堆内存 规整：已使用的内存在一边，未使用的内存在另一边

b.java堆内存不规整：已使用的内存和未使用内存相互交错

方式一：指针碰撞

假设java堆内存绝对规整，内存分配降采用指针碰撞

分配形式：已使用内存在一边，未使用内存在另一边，中间放一个作为分界点的指示器

那么，分配对象内存=把指针向 未使用内存移动一段与对象大小相等的距离

方式二：空闲列表

假设java堆内存不规整，内存分配将采用空闲列表

分配形式：虚拟机维护这一个记录可用内存块的列表，在分配时从列表中找到一块足够打的空间划分给对象实例，并更新列表上的记录

额外知识

a.分配方式的选择 取决于java堆内存是否规整；

b.而java堆是否规整由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。因此：

1.使用带Compact过程的垃圾收集器时，采用指针碰撞

如：Serial、ParNew垃圾收集器

2.使用基于Mark_sweep算法的垃圾收集器时，采用空闲列表。

如CMS垃圾收集器

特别注意

对象创建在虚拟机中是非常频繁的操作，即使仅仅修改一个指针所指向的位置，在并发情况下也会引启线程不安全

如：正在给对象A分配内存，指针还没来得及修改，对象B又同时使用了原来的指针来分配内存

所以，给对象分配内存会存在线程不安全的问题

解决线程不安全的问题有两种方案：

1.同步处理分配内存空间的行为

虚拟机才有CAS+失败重试的方式，保证更新操作的原子性

2.把内存分配行为按照线程划分在不同的内存空间进行

a.即每个线程在java堆预先分配一小块内存（本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer,TLAB））,

哪个线程要分配内存，就在哪个线程的TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB时才需要同步锁。

2.虚拟机是否使用TLAB，可以通过-XX：+/-UserTLAB参数来设定

步骤三：将内存空间初始化为零值

内存分配完成后，虚拟机需要分配到的内存空间初始化为0值（不包括对象头）

1.保证了对象的实例字段在使用时可不赋初始化值就直接使用（对应值=0）

2.如使用本地线程分配缓冲（TLAB），这一工作也可以提前至TLAB分配时进行

步骤四：对对象进行必要的设置

如设置这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息

这些信息存放在对象的对象投中。

这些信息存放在对象的对象头中。

至此，从java虚拟机的角度来看，一个新的java对象创建完毕

但从java程序开发来说，对象创建才刚开始，需要进行一些初始化的操作。

2.对象的内存布局

问题：在java对象创建后，到底是如何被储存在java内存里的呢？

答：在java虚拟机（HotSpot）中，对象在java内存中的储存布局分为三块：

1.对象头 存储区域

2.示例数据 存储区域

3.对齐填充 存储区域

2.1 对象头 区域

此处存储的信息包括两部分：

a.对象自身的运行时数据（Mark Word）

1.如哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等

2.该部分数据被设计成一个非固定的数据结构，以便在极小的空间存储尽量多的信息（会根据对象状态复用存储空间）

b.对象类型指针

1.即对象指向它的类元数据得指针

2.虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例

特别注意

如果对象是数组，那么在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据

因为虚拟机可以通过普通java对象的元数据信息确定对象的大小，但是从数组的元数据中却无法确定数组的大小。

2.2实例数据区域

存储的信息：对象真正有效的信息

即代码中定义的字段内容

注：这部分数据存储顺序会收到虚拟机分配参数和字段在java源码中定义顺序的影响

/**

// HotSpot虚拟机默认的分配策略如下：

longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oop(Ordinary Object Pointers)

// 从分配策略中可以看出，相同宽度的字段总是被分配到一起

// 在满足这个前提的条件下，父类中定义的变量会出现在子类之前

CompactFields=true；

// 如果 CompactFields 参数值为true，那么子类之中较窄的变量也可能会插入到父类变量的空隙之中。

*/

2.3对齐填充区域

存储的信息：占位符，占位作用

因为对象的大小必须是8字节的整数倍

而因为HotSpot VM的要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，且对象头部分正好是8字节的倍数

因此，当对象实例数据没有对齐时，即对象的大小不是8字节的整数倍，就需要通过对齐填充来补全

3.对象的访问定位

问：建立对象后，该如何访问对象呢？

实际上需要访问对象的数据类型&对象实例数据

答：java程序通过栈上引用类型数据reference来访问java堆上的对象

由于引用类型数据reference在java虚拟机中只规定了一个指向对象的引用，但没定义该引用应该通过何种方式去定位。方位堆中的对象的具体位置

所以对象访问方式取决于虚拟机实现。目前主流对象访问方式有两种：

句柄 访问

直接指针访问