2.3.1对象的创建

java是一门我面向对象的编程语言，java程序运行过程之中无时无刻都有对象被创建出来。在语言层面上创建对象通常（列外，复制，反序列化，反射等等）仅仅是一个new关键字而已，而在 虚拟机中，对象（文中他提到的对象仅限于普通java对象，不包括数组和class对象）的创建又是一个怎么样的过程呢。

挡java虚拟机遇到一条字节码new指令时，首先将去检查这个指令的参数是否在常量池(常量池在方区中)中找到一个类的符号引用，并且检查这个符号引用或代表的类是否被已经被加载，解析，和初始化过。如果没有，那必须先执行想要的类加载过程。

在类加载通过后，接下来虚拟机将为新生对象分配内存。对象所需内存的大小在类加载完成后便可以我安全确定，为对象分配空间的任务实际上便等同于把一块确定大小的内存从java堆找那个划分出来。假设java堆中内存是绝对规整的，所有被使用过的内存都被放在一边，空闲的内存被放在另一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，那所分配内存就仅仅是把那个指针向空闲的方向挪动一段与对象大小相等的距离，这种分配方式称为指针碰撞。但如果java堆中的内存并不是规整的，已被使用的内存和空闲的内存相交互在一起，那就没办法简单地进行指针碰撞了，虚拟机就必须维护一个列表，记录上哪些内存块是可用的，在分配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例，并更新列表上的记录，这种分配方式称为空闲列表（Free List）选择哪种分配方式由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空间亚索整理（Compact）的能力决定。因此当使用Serial，parNew等压缩整理过程收集器时，系统采用的分配算法是指针碰撞，既简单又搞笑；而当使用cms这种基于清除（sweep）算法的收集器时，理论上就只能采用较为复杂的内存列表空闲来分配内存。

除如何划分可用空间之外，还有另一个需要考虑的问题：对象创建在虚拟机中是非常频繁的行为，即使仅仅是修改一个指针所指向的位置，在并发的情况下也不是线程安全的，可能出现正在给对象a分配内存，指针还没来得及修改对象b又同时使用了原来的指针来分配内存的情况。解决这个问题有俩种可选方案：一种是对分配内存空间的动作进行同步处理。实际上虚拟机采是采用CAS配上失败重试的方式保证操作的原子性；另一种是把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行，即每个线程在java堆中预先分配一小块内存，称为本地线程池分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer），哪个线程要分配内存，就在本地缓冲区中分配，只有本地缓冲区用完了，分配新的缓存区时才需要同步锁定。虚拟机是否使用TLAB，可以公告-xx：+UserTLAB参数来设定

内存分配完成之后，虚拟机必须将分配到的内存空间（不包括对象头）都初始化为0值，如果使用了TLAB的话，这一项工作也可以提前至Tlab分配时顺便进行。这步操作保证了对象的实例字段在java代码中可以不赋初值就直接使用，使程序能访问到这些字段的数据类型所对应的0值。

接下来，java虚拟机还要针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，对象的哈希码（实际上对象的哈希码要等到调用hashCode方法时才计算），对象的GC分代年龄信息。这些信息存放在对象头中。根据虚拟机运行状态不同，锁的标志位也会在其中设置。

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。但是从java程序的视角来看，对象创建才刚刚开始。

构造函数，即class文件中的init方法还没有执行，所有的字段都默认为零值，对象需要的其他资源和状态信息也还没有按照预定的意图构造好。new指令之后会接着执行init方法，按照程序员的医院对对象进行初始化，这样一个真正可用的对象才算完全被构造出来

2.3.2对象内存布局

在hotspot中， 对象在堆内存中的布局可用划分为三个部分，对象头，实例数据，和对齐填充。

hotspot虚拟机对象头包括俩类信息。第一种是用于存储对象自身运行时的数据，如hashcode，gc分代年龄，锁的状态标志，持有线程的锁，偏向线程ID，偏向时间戳等，这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机中（未开启指针压缩）分别为位32个比特和64个比特，官方成他为mark word。对象需要存储的运行数据很多，其实已经超出了32,64biymap结构所能记录的最大限度，但对象头里的信息是与对象自身定义的数据无关的额外存储成本，考虑到虚拟机的空间效率，mark word被设计成一个有着动态定义的数据结构，以便在技校的空间内存储劲量多的数据，根据对象的状态复用自己的存储空间。例如在32位的hotspot虚拟机中，如对象未被同步锁定的情况下，markword的32比特存储空间中的25比特用于存储对象哈希码，4个比特用于存储对象的分代年龄，2比特用于存储锁标志位，1个比特固定为0

对象头的另外一部分是类型指针，即对象指向它的类型元数据的指针，java虚拟机通过这个指针来确定该对象是哪个实例

并不是所有的虚拟机实现都必须在对象数据上保留类型指针，换句话说，查找对象的元数据信息并不一定要经过对象本身。此外，如果对象是一个java数组，在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据，因为虚拟机可以通过普通java对象的元数据信息确定java对象的大小，但是如果数组的长度是不确定的，将无法通过元数据中的信息推断出数组的大小。

接下来实例数据部分是对象真正存储的有效信息，即我们在程序代码里锁定义的各种类型的字段内容。这部分的存储顺序会受到虚拟机分配策略参数（-XXFildAllocationStyle参数）和字段在java源码中定义的顺序影响。hotspot虚拟机的分配顺序默认为longs、double，ints，shorts、chars，bytes、booeans，oops，从以上默认的分配策略中科院看到，相同宽度的字段总是被分配到一起存放，在满足这个前提条件的情况下，在父类中定义变量会出现在子类之前。如果hotsppt虚拟机的+XX：CompactFiilds参数为true（默认就是true），那子类中较窄的变量也允许插入父类变量的空隙之中，以节省出一点点空间。

对象的第三部分就是对齐填充，这并不是必然存在的，也没用特别的含义，它仅仅是起着占位符的作用。由于hotspot虚拟机的自动内存管理系统要求对象的起始地址必须是8字节的整数倍，换句话说就是任何对象的大小都是8字节的整数倍。对象头已被进行设计成正好是8字节的倍数（1倍或者2倍 ），因此如果对象实例数据部分没有对齐的话，就需要通过对齐填充来补全。

2.3.3对象的访问定位

对象头=mark word + 类型指针

创建对象自然是为了后续使用该对象，我们的java程序会通过栈上的reference数据来操作栈上的具体对象。由于reference类型在java虚拟机规范里面只规定了它是一个指向对象的引用，并没有定义这个引用应该通过什么方式去定位，访问堆中对象的具体位置，所以对象访问方式也是由虚拟机实现而定的，而主流的访问方式主要有使用句柄和直接指针俩种

• 如果使用句柄访问的话，java堆中可能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，而句柄中也包含了对象实例数据与类型数据各自具体的地址信息
• 如果使用指针访问的话，java对重的对象内存布局就必须考虑如何防止访问类型数据的相关信息，reference中存储的直接就是对象地址，如果只是访问对象本身的话，就不需要再多一次间接访问的开销

这中对象的访问方式各有优势，使用句柄来访问的最大好处就是reference中存储的是稳定句柄地址，在对象被移动时（比如GC）只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要被修改。

使指针来访问的最大好处就是速度更快，他节省了一次指针定位的时间开销，由于对象访问在java中非常跑分，因此这列开销积少成多也是一项几位客官的执行成本，九本书讨论的主要虚拟机hotspot而言，它主要采用第二种方式进行对象访问（如果使用了SHenandoah收集器可能有例外），但从整个软件开发的范围来看，在各种语言，框架中使用句柄来访问的情况也非常常见。