JVM创建对象

记录读《深入理解Java虚拟机》Chapter2 2.3节HotSport虚拟机对象探秘 读书笔记如下:
Java类实例化的三种方式:
1 使用new关键字实例化;
2 使用Class.forName(classname).newInstance()实例化;【与1的区别?】
3 反序列化。
以new为例,在类实例化时,jvm会进行:
1 分配内存
检查new指令的参数是否能在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被加载、解析和初始化。如果没有,则需要执行类的加载。
在类检查通过后,虚拟机将为新生对象分配内存,对象所需内存大小在类加载完成之后即可确定。分配的过程就是从堆中划分出一块确定大小的内存。
分配方式有两种:
指针碰撞(Bump the Pointer):如果Java堆中的内存是绝对规整的,由一个指针来标识已用内存和空闲内存,分配内存即移动指针。
空闲列表(Free List):如果Java堆中的内存不规整,已用内存和空闲内存相互交错,jvm就必须维护一个列表,记录哪些内存块可用。通过找出一个足够大的内存空间分配给对象实例,并更新列表,完成内存分配。
这两种方式由jvm的GC算法决定,指针碰撞优点在于快速的分配内存,缺点在于回收内存时要进行压缩,空闲列表优缺点相反。
2 初始化
jvm会将对象分配到的内存空间初始化为0值(不包括对象头)。
初始化对象头:即设置对象类型信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄信息等。
对象的内存布局:
1 对象头(Object Header)
对象头有两部分:
一 存储对象自身的运行时数据,如哈希码、GC分代年龄、锁状态标识、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等。在32bit和64bit的虚拟机中分别为32bit和64bit。
二 类型指针,指向它的类元数据的指针,虚拟机通过这个指针确定对象是哪个类的实例。【非必须】
数组对象的长度信息也存储在对象头。
2 实例数据(Instance Data)
对象的各种类型的字段内容。存储顺序受虚拟机分配策略参数及字段定义顺序影响。对HopSpot虚拟机,相同宽度的字段总是被分配到相邻位置。
3 对齐填充数据(Padding)
根据虚拟机不同。HopSport VM的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍,即要求对象大小必须是8字节倍数。由于对象头是8字节的整数倍,当实例数据没有对齐时,需要补0进行对齐填充。
对象的定位:
线程通过JVM Stacks上的reference数据(引用类型数据)来操作堆上的具体对象。对象访问方式由虚拟机实现,通常有两种方式:
通过句柄访问对象,栈中存放句柄地址,句柄中存有对象实例数据的引用和对象类型数据的引用,对象头不包含对象类型信息。
通过引用直接访问对象,对象类型信息存放在对象头中。
通过句柄来访问的好处是栈中的reference存的是稳定的句柄地址,当GC移动堆中的对象位置时,只需要修改句柄中的对象实例数据引用,而不需要修改栈中的reference值。
直接访问对象的好处是能更快速的找到对象实例数据。
具体应用中,如果GC频率高,则应选择使用句柄访问方式,如果GC频率不高,访问对象频率高,则选择直接访问方式。


                
### 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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