jvm之对象的创建过程

1.下图是java对象的创建过程
java创建对象过程
1)类加载检查
虚拟机遇到一条 new 指令时,首先将去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到这个类的符号引用,并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载过、解析和初始化过。如果没有,那必须先执行相应的类加载过程。

2)分配内存
在类加载检查通过后,接下来虚拟机将为新生对象分配内存。对象所需的内存大小在类加载完成后便可确定,为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从 Java 堆中划分出来。分配方式有 “指针碰撞” 和 “空闲列表” 两种,选择那种分配方式由 Java 堆是否规整决定,而Java堆是否规整又由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。
内存分配的两种方式:
选择以上两种方式中的哪一种,取决于 Java 堆内存是否规整。而 Java 堆内存是否规整,取决于 GC 收集器的算法是”标记-清除”,还是”标记-整理”(也称作”标记-压缩”),值得注意的是,复制算法内存也是规整的。

在这里插入图片描述
内存分配并发问题:
在创建对象的时候有一个很重要的问题,就是线程安全,因为在实际开发过程中,创建对象是很频繁的事情,作为虚拟机来说,必须要保证线程是安全的,通常来讲,虚拟机采用两种方式来保证线程安全:

  • CAS+失败重试: CAS 是乐观锁的一种实现方式。所谓乐观锁就是,每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作,如果因为冲突失败就重试,直到成功为止。虚拟机采用 CAS 配上失败重试的方式保证更新操作的原子性。
  • TLAB: 为每一个线程预先在 Java堆中分配一块内存,称为本地线程分配缓冲。JVM 在给线程中的对象分配内存时,首先在 TLAB 分配,当对象大于TLAB 中的剩余内存或 TLAB 的内存已用尽时,再采用上述的 CAS 进行内存分配新的TlAB。

3)初始化零值
内存分配完成后,虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值(不包括对象头),这一步操作保证了对象的实例字段在 Java 代码中可以不赋初始值就直接使用,程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值

4)设置对象头
初始化零值完成之后,虚拟机要对对象进行必要的设置,例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希吗、对象的 GC 分代年龄等信息。 这些信息存放在对象头中。 另外,根据虚拟机当前运行状态的不同,如是否启用偏向锁等,对象头会有不同的设置方式。

5)执行init方法
在上面工作都完成之后,从虚拟机的视角来看,一个新的对象已经产生了,但从 Java 程序的视角来看,对象创建才刚开始, 方法还没有执行,所有的字段都还为零。所以一般来说,执行 new 指令之后会接着执行 方法,把对象按照程序员的意愿进行初始化,这样一个真正可用的对象才算完全产生出来。

2.对象的访问定位
建立对象就是为了使用对象,我们的Java程序通过栈上的 reference 数据来操作堆上的具体对象。对象的访问方式有虚拟机实现而定,目前主流的访问方式有使用句柄和直接指针两种:

  1. 句柄: 如果使用句柄的话,那么 Java 堆中将会划分出一块内存来作为句柄池,reference 中存储的就是对象的句柄地址,而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体地址信息。
    在这里插入图片描述
  2. 直接指针: 如果使用直接指针访问,那么 Java 堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息,而 reference 中存储的直接就是对象的地址。
    在这里插入图片描述

这两种对象访问方式各有优势。使用句柄来访问的最大好处是 reference 中存储的是稳定的句柄地址,在对象被移动时只会改变句柄中的实例数据指针,而 reference 本身不需要修改。使用直接指针访问方式最大的好处就是速度快,它节省了一次指针定位的时间开销。

### JVM对象创建过程 当 Java 程序通过 `new` 关键字来创建一个新的对象实例时,JVM 需要经历一系列复杂的操作才能使这个对象成为可使用的状态。具体来说: #### 1. 类型检查与加载 在执行任何其他动作之前,JVM 必须先确认该类型的定义已经被加载到了内存中。如果尚未加载,则会触发类加载器去查找并加载相应的 `.class` 文件。 #### 2. 内存分配 一旦类型信息被成功加载,下一步就是为新对象分配足够的连续空间用于存储其成员变量和其他必要的元数据。这部分工作通常由垃圾回收器管理的堆区负责完成[^1]。 ```java // 假设有一个简单的Person类 public class Person { private String name; } ``` 对于上述代码中的 `Person` 类,在创建新的 `Person` 实例时,JVM 将为其分配适当大小的空间以容纳 `name` 字段以及其他潜在的数据结构。 #### 3. 构造函数调用前的状态设置 此时虽然已经预留好了物理上的位置给即将诞生的新实体,但从逻辑层面看它仍然是未初始化的状态;即所有字段均保持默认值(如数值型为0,布尔型为false,引用类型则为空null),直到显式的赋值行为发生为止[^3]。 #### 4. 执行 `<init>` 方法 紧接着便是最重要的一步—-构造方法(`<init>`) 的实际调用了。这期间可能会涉及多个层次的操作: - 如果存在父类的话,那么子类构造器内部隐含着对其超类构造器的一次自动调用; - 用户自定义的一些初始化语句也会被执行; - 同样地还有静态/非静态初始块内的表达式求值等。 值得注意的是,只有当整个链路顺利完成之后,才会返回指向新建好且已配置完毕的对象引用给原始发起者。 ```java // 定义带参数构造器的例子 public class Employee extends Person{ public Employee(String n){ super(); // 调用父类无参构造器 this.name=n; // 设置员工姓名 } } ``` 在这个例子中,当我们尝试构建一个具体的 `Employee` 对象时,除了自身的初始化外还会依次向上追溯至最顶层基类 `Object` 来确保每一个环节都被妥善处理过。 #### 5. 返回对象引用 最后,经过前面几步精心打造出来的成品会被封装成一个有效的引用传递回最初发出请求的地方供后续使用。 综上所述,尽管表面上看起来只是简单的一个 `new` 操作符的应用,背后却隐藏着许多细致入微的工作流程保障了最终产物的质量和安全性。
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