Java对象创建全解析
本文详细解析了Java对象创建过程，包括类的编译、对象声明、实例化及引用指向等核心步骤。深入探讨了反射、克隆及单例模式等高级特性。
写在前面：这篇文章考究了大量的博文与国内外百科，以线性叙事方式解析内容，请按顺序耐心的读懂，如有疑论请不吝评论。
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public class AppObject {
static{
System.out.println("TT被类加载器加载");
}
}AppObject obj = new AppObject();这是创建一个Java对象最基础的过程，
如果我们可以多停留一秒的思考，就会发现这一句编码，竟有4个组成部分：
通常我们只关注获取对象之后可以进行的事情，实际上在这一句Java代码中，做了十分多的事情。
不妨将这段编码的有效组成拓扑展开，可以得到3个过程：
-
类的编译
public class AppObject {
static{
System.out.println("TT被类加载器加载");
}
}- 对象的声明
AppObject obj;- 对象的实例化
obj = new AppObject();具体的流程如下：
类的编译
public class AppObject {
public AppObject() {
}
static {
System.out.println("TT被类加载器加载");
}
}运行启动后，IDE首先会根据javac命令编译项目下所有的Java文件为.class文件，这是一种16进制的字节码文件，如果用文本编辑器打开查看，会发现开头的魔数是"cafe babe"，这是可被JVM读取的通行证，如果用IDE查看，会发现生成了一个缺省的构造方法。
这里值得一提的是，对于各种引用包括：对象、变量、方法等，目前阶段无法得知引用的具体存储地址，因此用符号引用暂时代替。
对象的声明
public static void main(String[] args) {
AppObject obj;
}运行主程序，这时你是否认为，JVM在内存上已经开辟了一个空间，预留给后续实例与引用对象关联？
继续看.class文件：
会发现声明并没有被编译，实际上不难理解，所有语言最终都会被解释为机器语言，在机器语言中，声明引用会为其分配一块内存空间，用以后续指向其他地址，如果没有后续初始化，将会造成资源浪费，Java在编译这一步就做了一定的性能优化。
对象的实例化
对象的实例化包括两个部分：类的实例化，引用指向实例
obj = new AppObject();类的实例化
new AppObject()类的实例化是一个统称，实际上由很多过程组成，由JVM主要完成。
首先， 在委托JVM前，我们已有的数据就只有.class文件，即接口入参。
数据流：.class文件字节码->字节流
随后类加载器ClassLoader会根据环境变量加载.class文件，利用Java I/O技术，将文件中的字节码解析为字节流缓存在机器内存中，这一过程称之为：加载。
数据流：字节流接受校验
在引入字节流进入JVM之前，字节码校验器会检查那些无法执行的明显有破坏性的操作。除了系统类之外，其他类都要被校验，这一过程称之为：验证。
数据流：准入JVM字节流->机器语言
值得一提的是JVM并没有明确固定虚拟机类型，但在Oracle或JDK中委托的都是Hotspot虚拟机，HotSpot虚拟机最明显的特点就是随用随编译的特性。这是因为，Hotspot拥有解释器与JIT编译器（Just in time Complier）。
当准入JVM字节流接入解释器后，解释器会根据字节映射Map去解释字节内容，详解请参考博文：深入理解JVM之Java字节码（.class）文件详解 - 简书
内容包括很多，比较值得我们注意的是，对应上图：
- 解释出类元信息，即将类的结构体缓存至MetaSpace，相同的类名有且只解释一次，静态变量赋默认值，值得一提的是静态常量赋值，这是因为静态常量是类元信息，且直接解释为存储地址并存储数值，不同于静态变量是指针变量，指针变量是存储地址，指向地址存储数值，解析前是符号引用，无法完成变量赋值
- 解释出常量信息到常量池，这里说的常量是指形如封装类的默认值、自定义的常量数据等
- 解释出方法元，即类结构体只是字段以某种结构组织起来，方法无法简单以字段组织，需要同类的结构体一样，根据方法名将结构体缓存至MetaSpace
以上的过程称之为：准备。
随后，在内存上已经缓存有静态结构、具有值的静态数据后，将符号引用（见类的编译）变为直接引用，即引用变量赋值真实的物理地址。这个过程称之为：解析。
数据流：机器语言（未解释）->机器语言（数据、指令、地址）
这时MetaSpace完成了直接引用，具有了物理意义上的数据结构，开始执行静态代码（指令：赋值、寻址等），这称之为：初始化。
JIT编译器在运行时与JVM交互，当JIT编译器利用热点代码探测技术找到运行高频的代码，并将适当的字节码序列编译为本地机器代码。使用JIT编译器时，硬件可以执行本机代码，而不是让JVM重复解释相同的字节码序列，并导致翻译过程相对冗长。这样可以提高执行速度，除非方法执行频率较低。
引用指向实例
public static void main(String[] args) {
AppObject obj;
obj = new AppObject();
}引用就是寻址，寻址就用指针变量，所以obj实际上就是main()方法下的一个局部指针变量，并在JVM栈中开辟空间，当类初始化完成后，该地址的数值存入类元信息结构体的首地址，即完成了对象的实例化。
几个类与对象的拓展的特性
反射Reflect
反射，笛卡尔曾提出：反射就是有机体对于规律性行为的应激反应。
即Java的反射机制需要有：有机体（系统）、规律性行为（触发条件）、应激反应（元信息调取）
这样理解还是模糊，不急，感觉一下你的身体就是一个系统，大脑就是存储空间，并将你所有的应激反应都载入，当触发条件满足时，即作出应激反应，你身体的某些“数据”便发生了一些变化，而这一切并不是主观发起的，是被动适应环境的一种机制。
因此，假设JVM（大脑）加载了项目下所有的类（元信息），我们即引用元信息所在的地址：
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException{
Class clazz = Class.forName("com.company.AppObject");
}类元信息是该类所有对象的共享模版，因此可以根据类元信息生产出新的对象：
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException {
Class clazz = Class.forName("com.company.AppObject");
AppObject appObject = (AppObject) clazz.newInstance();
}那么，你肯定有个疑惑，这和new AppObject()一个有什么区别？确实，同样经历了类的加载、验证、准备、解析、初始化过程。然而new关键字做的事情就是反射机制，只不过委托JVM帮忙隐式完成这个过程。
所以，反射从JVM机制出发，允许开发者对元信息进行访问利用，降低代码的耦合，耦合？你肯定在想，为什么会有耦合问题，举个例子：我们写数据库连接的时候，假设有两种驱动MysqlDriver和OracleDriver，为了减少资源的浪费，肯定是用哪个就加载哪个，触发条件不同：
public void connect(){
//伪代码
if(MysqlDB){
//MysqlDriver实例化
}else{
//OracleDriver实例化
}
}这样也使用了一定的反射机制，但造成了MysqlDriver与OracleDriver的耦合，这方法只能对付Mysql、Oracle两个数据库，假如需求又出现了新的DB，那将改动代码。假如使用反射机制：
public void connect(){
//伪代码
//InputStream读取配置文件,得到proporty
//XDriver实例化
Class.ForName(proporty.dbName);
//这里加载、连接、初始化了[dbName]类，同时类元信息包括了Field、Constructor、Method等信息
}这样我们将 MysqlDriver与OracleDriver的耦合清除，利用配置文件提高了代码的模块化。
克隆（拷贝）Clone
克隆，顾名思义创造一个(equals == true)的对象，对象即引用，引用即指针变量，克隆行为即栈内存上开辟新的地址、堆内存上克隆其数据，指针变量内容即克隆对象的类元首地址。
//类获得clone行为，需要实现Cloneable协议接口
public class AppObject implements Cloneable{
int val;
TT tt;
public int getVal() {
return val;
}
public void setVal(int val) {
this.val = val;
}
public TT getTt() {
return tt;
}
public void setTt(TT tt) {
this.tt = tt;
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
AppObject appObject = new AppObject();
appObject.setVal(1);
AppObject appObject2 = (AppObject) appObject.clone();
appObject.setVal(0);
AppObject appObject1 = appObject;
System.out.println("原对象与克隆对象寻址比较："+(appObject == appObject2));
System.out.println("原对象与引用对象寻址比较："+(appObject == appObject1));
System.out.println("原对象val："+appObject.getVal());
System.out.println("引用对象val："+appObject1.getVal());
System.out.println("克隆对象val："+appObject2.getVal());
System.out.println("原对象内部引用与克隆对象内部引用寻址比较："+(appObject.getTt() == appObject2.getTt()));
}根据我们的推论，
- 两个对象，实例地址不同，即两个指针变量存储的地址不同，“==” 号代表存储的地址比较，故返回false。
- 两个对象的堆空间为相同数据分裂，不是同一处，因此修改appObject的字段，appObject2输出不变化。
- 由于appObject内部tt也是指针变量，存储了指向的地址，所以复制后的对象tt存储的地址不变，因此是同一处。
这称之为：浅克隆（浅拷贝）
即只对被克隆对象的栈空间、堆空间进行内容复制。
如果我们对克隆对象的内部引用也克隆：
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
AppObject appObject = (AppObject) super.clone();
appObject.setTt((TT) appObject.getTt().clone());
return appObject;
}得到的结果：
这称之为：深克隆（深拷贝）
单例类
单例类来自于设计模式中的单例模式。
单例模式 Singleton Pattern
作者认为是Java 中最简单的设计模式，
该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建，只公开获取实例的方法。一提到类自动创建自己的对象，我们就必须要利用到类加载过程，因此，实例需要静态，这样在类加载时便会创建一个对象，然后实例与构造方法私有，达到单例的目的。
理论可行，实践：
public class SingleObject {
static SingleObject singleObject = new SingleObject();
SingleObject() {};
public static SingleObject getInstance(){
return singleObject;
}
}隐式创建对象
其实就是自动装箱机制。
int i = 1;
String s = 'hello';封装函数都由JVM提供关键字并自动加载实例，一般而言，封装类的载入连接初始化，都是JVM启动时自动进行的，验证的方式也很简单，我们可以监控类的加载：
jvm参数： -XX:+TraceClassLoading
运行main()：
通过这样的机制，Java还提供了一种可变参数语法 "method(类 ...){}"
public double avg( int... nums ) {
double sum = 0;
int length = nums.length;
for (int i = 0; i<length; ++i) {
sum += nums[i];
}
return sum/length;
}avg( 2, 2, 4 );
avg( 2, 2, 4, 4 );
avg( 2, 2, 4, 4, 5, 6 );从表面上看，函数的调用处可以传入各种离散参数参与计算,而背地里可能会隐式地产生一个对应的数组对象进行计算。
结束语
本博文将会随着作者的不断学习而更新， 如有疑论请不吝评论。
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