对象的创建过程

在 Java 中，对象的创建主要由 new 指令触发，JVM 会经历以下几个步骤完成整个创建过程：

1. 类加载检查

• 当虚拟机遇到一条 new 指令时，首先会去常量池中检查该指令参数所引用的类符号引用。
• 如果目标类没有被 加载（Loading）、连接（Linking）、初始化（Initialization），JVM 会触发相应的类加载过程。
• 只有类加载完成，才能继续创建对象。

2. 分配内存

• 类加载成功后，JVM 会为对象分配内存。
• 分配的内存大小，在类加载阶段就已确定。
• 分配的内存来自于 Java 堆（Heap）。

内存分配方式

内存分配的具体方式有两种，取决于 Java 堆是否规整：

👉 指针碰撞（Bump-the-pointer）

• 适用场合：堆内存规整（没有碎片）的情况。
• 原理：所有已使用内存集中在一边，未使用内存集中在另一边，中间有一个分界指针。
• 分配过程：只需将分界指针向未使用方向移动一段对象大小即可。
• 适用的 GC 收集器：Serial、ParNew

👉 空闲列表（Free-list）

• 适用场合：堆内存不规整（有碎片）的情况。
• 原理：JVM 维护一个空闲内存块列表，记录哪些块是可用的。
• 分配过程：遍历空闲列表，找到一块足够大的内存分配给对象，并更新列表。
• 适用的 GC 收集器：CMS

3. 初始化零值

• 分配到内存后，JVM 会将对象的 实例字段 初始化为零值（默认值）。

• 注意：不包括对象头，对象头会在下一步设置。

• 这样保证了即使用户没有显式赋初值，Java 程序仍可访问字段的默认值。

  • 数值类型（如 int、long）→ 0
  • 浮点类型（float、double）→ 0.0
  • 布尔类型 → false
  • 引用类型 → null

4. 设置对象头（Object Header）

• JVM 接下来会设置对象头信息，主要包括：

  • 类的元数据信息指针：指向对象所属类的 Class 实例（方法区中的类型信息）。
  • 哈希码（HashCode）
  • GC 分代年龄
  • 锁标志位（如偏向锁、轻量级锁等）

• 对象头结构会根据虚拟机运行时的锁策略不同而发生变化。

5. 执行 <init> 构造方法

• 上述步骤完成后，JVM 从自己的视角认为“对象已创建”，但对 Java 程序而言，对象还未初始化。
• 因此会调用该类的构造方法 <init> 进行用户定义的初始化。
• 执行完 <init> 方法后，对象才真正可用。

总结：对象创建全过程图解

graph TD
A[执行 new 指令] --> B{类是否已加载}
B -- 是 --> C[分配内存]
B -- 否 --> B1[类加载过程] --> C
C --> D[初始化为零值]
D --> E[设置对象头]
E --> F[执行 <init> 构造方法]
F --> G[对象创建完成，可用]

附加说明

• 对象的创建是 JVM 执行最频繁的操作之一，性能优化尤为关键。

• 对象分配过程与 GC 的设计密切相关。

• 对象创建并非线程安全，JVM 在分配内存时必须同步，常用的方式有：

  • CAS + 失败重试
  • TLAB（Thread Local Allocation Buffer，线程本地分配缓冲区）