对象在内存中的存储

对象实例化

对象创建的方式

• • 最常见的方式

• • new

• • 变形一: Xxx的静态方法

• • 变形二: XXXBuilder/XXXFactory的静态方法

• • Class的newInstance() -------- 反射的方式，只能调用空参构造器。权限操作符必须是public

• • Constructor的newInstance(XXX) -------- 可以调用空参数，带参数的构造器，权限没有要求

• • 使用clone() -------- 不使用构造器，但是前提必须是实现cloneable接口，重写clone()方法

• • 使用反序列化 -------- 从文件中，网络中获取对象的二进制字节流

• • 第三方库Objenesis

创建对象的步骤

1、判断对象对应的类是否加载，链接，初始化

虚拟机遇到一条new指令，首先去检查这个指令的参数能否在Metaspace的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经被加载、解析和初始化。(即判断类元信息是否存在)。如果没有，那么在双亲委派模式下，使用当前类加载器以ClassLoader+包名+类名为Key进行查找对应的.class文件。如果没有找到文件，则抛出ClassNotFoundException异常，如果找到，则进行类加载，并生成对应的Class类对象 ;

2、对象内存分配

首先计算对象占用空间大小，接着在堆中划分一块内存给新对象。如果实例成员变量是引用变量，仅分配引用变量空间即可，即4个字节大小。

• • 如果内存规整

• • 指针碰撞：如果内存是规整的，那么虚拟机将采用的是指针碰撞法（Bump The Pointer )来为对象分配内存。意思是所有用过的内存在一边，空闲的内存在另外一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，分配内存就仅仅是把指针向空闲那边挪动一段与对象大小相等的距离罢了。如果垃圾收集器选择的是Serial、ParNew这种基于压缩算法的，虚拟机采用这种分配方式。一般使用带有compact(整理)过程的收集器时，使用指针碰撞。

• • 如果内存不规则

• • 虚拟机需要维护一个列表

• • 如果内存不是规整的，已使用的内存和未使用的内存相互交错，那么虚拟机将采用的是空闲列表法来为对象分配内存。意思是虚拟机维护了一个列表，记录上哪些内存块是可用的，再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，并更新列表上的内容。这种分配方式成为"空闲列表(Free List ) ".

说明：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差否带有压缩整理功能决定。

3、处理并发安全问题

• • 采用CAS配上失败重试保证更新的原子性

• • 每个线程预先分配一块TLAB

4、初始化分配到的空间

所有属性设置默认值，保证对象实例字段在不赋值的情况下可以直接使用

5、设置对象的对象头

将对象的所属类（即类的元数据信息）、对象的HashCode和对象的GC信息、锁信息等数据存储在对象的对象头中。这个过程的具体设置方式取决于JVM实现。

6、执行init方法进行初始化

在Java程序的视角看来，初始化才正式开始。初始化成员变量，执行实例化代码块，调用类的构造方法，并把堆内对象的首地址赋值给引用变量。

因此一般来说（由字节码中是否跟随有invokespec1r指令所决定），new指令之后会接着就是执行方法，把对象按照程序员的意愿进行初始化，这样一个真正可用的对象才算完全创建出来。

内存布局

对象内存布局：

对象头（Header）

运行时元数据(mark Word)

• • 哈希值(HashCode)

• • GC分代年龄

• • 锁状态标志

• • 线程持有的锁

• • 偏向线程ID

• • 偏向时间戳

类型指针

• • 指向类元数据InstanceClass,确定该对象所属的类型

说明：如果是数组，对象头中还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）

实例数据(Instance Data)

他是对象真正存储的有效信息，包括程序代码中定义的各种类型的字段(包括父类继承下来的和本身拥有的字段)，存储顺序会 受到虚拟机分配策略参数(-XX:FieldsAllocationStyle参数)和字段在Java源码中定义顺序的影响。

规则：

• • 默认分配策略下相同宽度的字段总是被分配到一起；

• • 满足上一条件的前提下，父类中定义的字段会出现在子类之前

• • 如果+XX:CompactFields参数值为true (默认为true) :子类的窄变量可能插入到父类变量的空隙之中，节省出一点点空间。

对齐填充（Padding）

不是必须的，也没有特别的含义，仅仅起到占位符的作用。

原因：HotSpot虚拟机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，换句话说就是任何对象的大小都必须是8字节的整数倍。对象头部分已经被精心设计成正好是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。

示例：

对象访问定位

Java程序会通过栈上的reference数据来操作堆上的具 体对象。

图示：

• • 创建对象的目的就是为了使用它

• • JVM是如何通过栈帧中对象的引用访问到其他内部的对象实例呢?---------定位:通过栈帧上面的reference对象访问两种的两种方式：句柄和直接指针两种。

句柄访问

Java堆中将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，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自具体的地址信息。

示意图：

优点：reference中存储稳定句柄地址，对象被移动(垃圾收集时移动对象很普遍）时只会改变句柄中实例数据指针即可，reference本身不需要被修改。

缺点：访问需要间接性的借用句柄池访问，提高了开销成本，访问速度降低。

直接指针

HotSpot虚拟机主要采用了该种方式。

图示：

优点：速度更快，它节省了一次指针定位的时间开销，由于对象访 问在Java中非常频繁，因此这类开销积少成多也是一项极为可观的执行成本。

缺点：如果对象在堆中的地址发生了改变（如垃圾收集时常见），那么需要改变Java栈中的引用地址产生开销。

面试题

• • 对象在JVM中是怎么存储的?

• • 对象头信息里面有哪些东西?

本篇文章来源于微信公众号: 程序猿Phshi