概述：

java作為一種高級語言，對開發(fā)者而言，創(chuàng)建一個對象是非常容易的，原因就是虛擬機底層做了很好的封裝，調(diào)用者不需要關(guān)注太多細節(jié)。通過new關(guān)鍵字，就可以創(chuàng)建一個對象。了解對象的創(chuàng)建過程，內(nèi)存布局對于性能上的一些優(yōu)化，理解很多原理是很有幫助的。

對象的創(chuàng)建：

對象的創(chuàng)建包含3個步驟：為對象分配內(nèi)存空間、初始化對象、將對象的內(nèi)存地址賦給引用。

分配內(nèi)存空間

創(chuàng)建對象的第一步就是要在內(nèi)存空間中劃分一塊內(nèi)存區(qū)域給對象使用，而對象所需要的內(nèi)存空間大小在類加載完成時便可以確認。虛擬機劃分內(nèi)存區(qū)域的方法主要有指針碰撞法、空閑列表法。

指針碰撞法

指針碰撞法主要適用于內(nèi)存絕對規(guī)整的情況，也就是將使用過的內(nèi)存與未使用的內(nèi)存嚴格分隔開。

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如上圖所示，內(nèi)存區(qū)域是絕對規(guī)整的，中間的分界點指示器其實是一個內(nèi)存地址的指針，當有新的對象創(chuàng)建需要分配內(nèi)存空間時，只需要移動分界點指示器，也就是改變指針的值，使其往空閑區(qū)域移動就好。但是這種方式對于內(nèi)存不規(guī)整的情況就不適用，因為這種情況很容易造成內(nèi)存空間的浪費。

空閑列表

空閑列表的方式很容易理解，就是在虛擬機內(nèi)部維護一個空閑內(nèi)存區(qū)域的列表，記錄當前哪些內(nèi)存區(qū)域是可用的。當有對象創(chuàng)建需要分配內(nèi)存空間時，只要在列表中找到合適大小的區(qū)域，然后修改列表的內(nèi)容即可，這種方法不要求內(nèi)存區(qū)域的規(guī)整性?？臻e列表法在對線程環(huán)境容易出現(xiàn)并發(fā)問題，若A線程申請了一塊內(nèi)存區(qū)域，但還沒來得及修改空閑列表，此時B線程申請內(nèi)存區(qū)域，有可能會分配已經(jīng)劃分給A線程的區(qū)域而出現(xiàn)失敗。因此虛擬機在底層采用CAS的方式來保證此操作的原子性和安全性。上篇介紹java運行時數(shù)據(jù)區(qū)域的文章中我們有提到在堆區(qū)可以為每個線程劃分一個TLAB（線程本地分配緩沖區(qū)），每個線程在自己的分配緩沖區(qū)為對象分配內(nèi)存，也可以解決多線程并發(fā)問題。

使用哪一種內(nèi)存分配方法取決于虛擬機的實現(xiàn)，與虛擬機的GC算法相關(guān)聯(lián)，上述兩種方法沒有孰優(yōu)孰劣，只有適不適合而已。

初始化對象

java程序員比較幸福的就是，虛擬機在底層默默地幫我們干了很多的活。當虛擬機為新創(chuàng)建的對象分配內(nèi)存區(qū)域后，會進行對象的初始化操作。如給對象中所有的基本數(shù)據(jù)變量賦上初始化值，以至于當我們未對它們進行賦值操作時就可以使用對象了。

內(nèi)存地址賦給引用

當內(nèi)存空間劃分成功，完成對象初始化操作后，虛擬機會將剛創(chuàng)建好對象的內(nèi)存地址賦給引用對象。完成此操作后，便可以在程序中通過引用訪問對象的實例數(shù)據(jù)。

對象的內(nèi)存布局：

在HotSpot虛擬機中，對象在內(nèi)存中存儲的布局可以劃分為3塊區(qū)域：對象頭、實例數(shù)據(jù)、對齊填充。

對象頭

對象頭中主要包含2部分的信息，一部分是用于存儲對象本身運行時的數(shù)據(jù)，例如哈希嗎、分代年齡、鎖狀態(tài)標志、線程持有的鎖、偏向線程ID、偏向時間戳等；另一部分則是類型指針，即對象指向的是類信息，虛擬機可以根據(jù)此指針確定對象是屬于哪個類的實例。

實例數(shù)據(jù)

實例數(shù)據(jù)則是對象存儲的真正有效的信息，也是對象存儲的主要區(qū)域。對象中定義的所有字段的數(shù)據(jù)都會保存在這個區(qū)域，無論是定義在父類中還是子類中字段的數(shù)據(jù)都將存儲在該區(qū)域。

對齊填充

對齊填充并不是必須存在的，其本身沒有特殊的含義，僅僅是作為占位符存在而已。由于HotSpot要求對象起始地址必須是8字節(jié)的整數(shù)倍，也就是要求對象的大小是8字節(jié)的整數(shù)倍。因此在內(nèi)存分配時，若對象的大小不是8字節(jié)整數(shù)倍，對齊填充就會將其補全。

對象的訪問定位：

我們通常訪問一個對象是通過其引用來訪問，虛擬機的對象訪問定位主流的方式有兩種句柄法、直接指針。

句柄發(fā)

上圖展示的是使用句柄進行對象的訪問定位，由圖中可以看出，局部變量表中的對象引用指向的是句柄池，而句柄池中則保存著指向?qū)ο蟮恼嬲齼?nèi)存地址。直接指針更容易理解，就是沒有句柄池的存在，局部變量表中引用直接指向?qū)ο?，保存對象的?nèi)存地址。

兩者的區(qū)別很明顯，句柄法的優(yōu)勢在于reference中存儲的是句柄池的地址，這個地址是穩(wěn)定的，即使對象發(fā)生移動，內(nèi)存地址發(fā)生改變reference的內(nèi)容是不需要修改。而直接指針法主要體現(xiàn)在速度更快，因為其減少了一次指針定位的過程，開銷相對較小，缺點是若對象發(fā)生頻繁移動，reference中的值需要被頻繁修改。具體使用哪種方法要根據(jù)虛擬機實現(xiàn)的GC算法來決定，兩者各有優(yōu)勢。

結(jié)束語

終于分析完對象創(chuàng)建過程中的各種操作，文章偏理論化，沒有實際的案例講解。主要是希望通過分析其過程，來加深對底層實現(xiàn)的理解?？梢詫懘a過程中理解，若不畏難者可以嘗試讀一下虛擬機的源碼。