Java中new一個(gè)對象的步驟:
- 當(dāng)虛擬機(jī)遇到一條new指令時(shí)候,首先去檢查這個(gè)指令的參數(shù)是否能 在常量池中能否定位到一個(gè)類的符號引用
(即類的帶路徑全名),并且檢查這個(gè)符號引用代表的類是否已被加載、解析和初始化過,即驗(yàn)證是否是第一次使用該類。如果沒有(不是第一次使用),那必須先執(zhí)行相應(yīng)的類加載過程(class.forname())。 - 在類加載檢查通過后,接下來虛擬機(jī)將 為新生的對象分配內(nèi)存 。對象所需的內(nèi)存的大小在類加載完成后便可以完全確定,為對象分配空間的任務(wù)等同于把一塊確定大小的內(nèi)存從Java堆中劃分出來,目前常用的有兩種方式,根據(jù)使用的垃圾收集器的不同使用不同的分配機(jī)制:
- 2.1. 指針碰撞(Bump the Pointer):假設(shè)Java堆的內(nèi)存是絕對規(guī)整的,所有用過的內(nèi)存都放一邊,空閑的內(nèi)存放在另一邊,中間放著一個(gè)指針作為分界點(diǎn)的指示器,那所分配內(nèi)存就僅僅把那個(gè)指針向空閑空間那邊挪動(dòng)一段與對象大小相等的距離。
- 2.2. 空閑列表(Free List):如果Java堆中的內(nèi)存并不是規(guī)整的,已使用的內(nèi)存和空間的內(nèi)存是相互交錯(cuò)的,虛擬機(jī)必須維護(hù)一個(gè)空閑列表,記錄上哪些內(nèi)存塊是可用的,在
分配時(shí)候從列表中找到一塊足夠大的空間劃分給對象使用。
- 內(nèi)存分配完后,虛擬機(jī)需要將分配到的內(nèi)存空間中的數(shù)據(jù)類型都 初始化為零值(不包括對象頭);
- 虛擬機(jī)要 對對象頭進(jìn)行必要的設(shè)置 ,例如這個(gè)對象是哪個(gè)類的實(shí)例(即所屬類)、如何才能找到類的元數(shù)據(jù)信息、對象的哈希碼、對象的GC分代年齡等信息,這些信息都存放在對象的對象頭中。
至此,從虛擬機(jī)視角來看,一個(gè)新的對象已經(jīng)產(chǎn)生了。但是在Java程序視角來看,執(zhí)行new操作后會(huì)接著執(zhí)行如下步驟:
- 調(diào)用對象的init()方法 ,根據(jù)傳入的屬性值給對象屬性賦值。
- 在線程 棧中新建對象引用 ,并指向堆中剛剛新建的對象實(shí)例。
對象雖然創(chuàng)建完了,但是在創(chuàng)建對象的過程中,可能會(huì)發(fā)生一些小意外。比如:在劃分可用空間時(shí),如果是在并發(fā)情況下,那么劃分就不一定是線程安全的。因?yàn)橛锌赡艹霈F(xiàn)正在給A對象分配內(nèi)存,指針還沒有來得及修改,對象B又同時(shí)使用了原來的指針分配內(nèi)存的情況,那么,解決這個(gè)問題有兩種方案:
- 分配內(nèi)存空間的動(dòng)作進(jìn)行同步處理 :實(shí)際上虛擬機(jī)采用CAS配上失敗重試的方式保證了更新操作的原子性。
- 2.內(nèi)存分配的動(dòng)作按照線程劃分在不同的空間中進(jìn)行: 為每個(gè)線程在Java堆中預(yù)先分配一小塊內(nèi)存 ,稱為本地線程分配緩沖(Thread Local Allocation Buffer, TLAB)。
按理說,到這里文章就結(jié)束了,問題也解決了。但是,在上面的過程中,我們忽略了一些問題,跳過了一些步驟,比如:類加載過程;對象的使用等等。。。
那么,創(chuàng)建了對象,我們是要使用的,那么在Java中這些被new出來的對象在使用的過程中,是一個(gè)怎樣的過程呢?
帶著這個(gè)疑問,我想到了以前看Java基礎(chǔ)課中,老師講的內(nèi)容了(認(rèn)真聽課,課上講的內(nèi)容還是很有用滴)......
一、這就是對對象的訪問定位問題:
我們的Java程序需要通過棧上的reference數(shù)據(jù)來操作堆上的具體對象。目前主流訪問方式有 使用句柄訪問(間接訪問) 和 直接指針訪問 兩種:
1. 句柄訪問:
Java堆中將會(huì)劃分出一塊內(nèi)存來作為句柄池,reference中存儲(chǔ)的就是對象句柄位置,而句柄中包含了對象實(shí)例數(shù)據(jù)與類型數(shù)據(jù)各自的具體地址信息。
在這里放一張圖您就明白了:
2. 直接指針訪問: 如果使用直接指針訪問,那么Java堆對象的布局中就必須考慮如何放置訪問類型數(shù)據(jù)的相關(guān)信息,而reference中存儲(chǔ)的直接就是對象地址。
兩張圖放一起一對比就淺顯易懂了。
二、 類加載過程(第一次使用該類)
Java是使用 雙親委派模型 來進(jìn)行類的加載的,所以在描述類加載過程前,我們先看一下它的工作過程:
雙親委托模型的工作過程是:
如果一個(gè)類加載器(ClassLoader)收到了類加載的請求,它首先不會(huì)自己去嘗試加載這個(gè)類,
而是把這個(gè)請求委托給父類加載器去完成,每一個(gè)層次的類加載器都是如此,因此所有的加載請求最終都應(yīng)該傳送到頂層的
啟動(dòng)類加載器中,只有當(dāng)父類加載器反饋?zhàn)约簾o法完成這個(gè)加載請求(它的搜索范圍中沒有找到所需要加載的類)時(shí),
子加載器才會(huì)嘗試自己去加載。
使用雙親委托機(jī)制的好處是:
能夠有效確保一個(gè)類的全局唯一性,當(dāng)程序中出現(xiàn)多個(gè)限定名相同的類時(shí),類加載器在執(zhí)行加載時(shí),始終只會(huì)加載其中的某一個(gè)類。
1、加載
由類加載器負(fù)責(zé)根據(jù)一個(gè)類的全限定名來讀取此類的二進(jìn)制字節(jié)流到JVM內(nèi)部,并存儲(chǔ)在運(yùn)行時(shí)內(nèi)存區(qū)的方法區(qū),然后將其轉(zhuǎn)換為一個(gè)與目標(biāo)類型對應(yīng)的java.lang.Class對象實(shí)例
2、驗(yàn)證
格式驗(yàn)證:驗(yàn)證是否符合class文件規(guī)范
語義驗(yàn)證:檢查一個(gè)被標(biāo)記為final的類型是否包含子類;檢查一個(gè)類中的final方法是否被子類進(jìn)行重寫;確保父類和子類之間沒有不兼容的一些方法聲明(比如方法簽名相同,但方法的返回值不同)
操作驗(yàn)證:在操作數(shù)棧中的數(shù)據(jù)必須進(jìn)行正確的操作,對常量池中的各種符號引用執(zhí)行驗(yàn)證(通常在解析階段執(zhí)行,檢查是否可以通過符號引用中描述的全限定名定位到指定類型上,以及類成員信息的訪問修飾符是否允許訪問等)
3、準(zhǔn)備
為類中的所有靜態(tài)變量分配內(nèi)存空間,并為其設(shè)置一個(gè)初始值(由于還沒有產(chǎn)生對象,實(shí)例變量不在此操作范圍內(nèi))
被final修飾的static變量(常量),會(huì)直接賦值;
4、解析
將常量池中的符號引用轉(zhuǎn)為直接引用(得到類或者字段、方法在內(nèi)存中的指針或者偏移量,以便直接調(diào)用該方法),這個(gè)可以在初始化之后再執(zhí)行。
解析需要靜態(tài)綁定的內(nèi)容。 // 所有不會(huì)被重寫的方法和域都會(huì)被靜態(tài)綁定
以上2、3、4三個(gè)階段又合稱為鏈接階段,鏈接階段要做的是將加載到JVM中的二進(jìn)制字節(jié)流的類數(shù)據(jù)信息合并到JVM的運(yùn)行時(shí)狀態(tài)中。
5、初始化(先父后子)
4.1 為靜態(tài)變量賦值
4.2 執(zhí)行static代碼塊
注意:static代碼塊只有jvm能夠調(diào)用
如果是多線程需要同時(shí)初始化一個(gè)類,僅僅只能允許其中一個(gè)線程對其執(zhí)行初始化操作,其余線程必須等待,只有在活動(dòng)線程執(zhí)行完對類的初始化操作之后,才會(huì)通知正在等待的其他線程。
因?yàn)樽宇惔嬖趯Ω割惖囊蕾?,所以類的加載順序是先加載父類后加載子類,初始化也一樣。不過,父類初始化時(shí),子類靜態(tài)變量的值也有有的,是默認(rèn)值。
最終,方法區(qū)會(huì)存儲(chǔ)當(dāng)前類類信息,包括類的靜態(tài)變量、類初始化代碼(定義靜態(tài)變量時(shí)的賦值語句 和 靜態(tài)初始化代碼塊)、實(shí)例變量定義、實(shí)例初始化代碼(定義實(shí)例變量時(shí)的賦值語句實(shí)例代碼塊和構(gòu)造方法)和實(shí)例方法,還有父類的類信息引用。
補(bǔ)充:
通過實(shí)例引用調(diào)用實(shí)例方法的時(shí)候,先從方法區(qū)中對象的實(shí)際類型信息找,找不到的話再去父類類型信息中找。
如果繼承的層次比較深,要調(diào)用的方法位于比較上層的父類,則調(diào)用的效率是比較低的,因?yàn)槊看握{(diào)用都要經(jīng)過很多次查找。這時(shí)候大多系統(tǒng)會(huì)采用一種稱為虛方法表的方法來優(yōu)化調(diào)用的效率。
所謂虛方法表,就是在類加載的時(shí)候,為每個(gè)類創(chuàng)建一個(gè)表,這個(gè)表包括該類的對象所有動(dòng)態(tài)綁定的方法及其地址,包括父類的方法,但一個(gè)方法只有一條記錄,子類重寫了父類方法后只會(huì)保留子類的。當(dāng)通過對象動(dòng)態(tài)綁定方法的時(shí)候,只需要查找這個(gè)表就可以了,而不需要挨個(gè)查找每個(gè)父類。
