对象实例化与内存布局

Posted on 2020-11-21 Edited on 2024-07-22 In 后端 , JVM Views: Word count in article: 2.2k Reading time ≈ 2 mins.

1、对象实例化

1.1 创建对象的方式

1.2 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Cass类对象。
②对象分配内存: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。（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压缩整理功能决定）
- 如果内存规整
  - 指针碰撞：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。
- 如果内存不规整
  - 空闲列表分配：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)”。
③处理并发安全问题（见图）。
④初始化分配到的空间（见图）。
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 invokespecia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。

例子：

public class Customer {
    int id = 1001;
    String name;
    Account acct;

    {
        name = "匿名客户";
    }
    public Customer(){
        acct = new Account();
    }

}
class Account{

}

对应的init方法里的字节码指令为：

 0 aload_0
 1 invokespecial #1 <java/lang/Object.<init>>
 4 aload_0
 5 sipush 1001
 8 putfield #2 <com/company/java06/Customer.id>
11 aload_0
12 ldc #3 <匿名客户>
14 putfield #4 <com/company/java06/Customer.name>
17 aload_0
18 new #5 <com/company/java06/Account>
21 dup
22 invokespecial #6 <com/company/java06/Account.<init>>
25 putfield #7 <com/company/java06/Customer.acct>
28 return

总结：

对象实例化的过程：
- ① 加载类元信息。
- ② 为对象分配内存。
- ③ 处理并发问题。
- ④ 属性的默认初始化（零值初始化）。
- ⑤ 设置对象头的信息。
- ⑥ 属性的显式初始化、代码块中初始化、构造器中初始化。

2、对象的内存布局

例子：

public class CustomerTest {
    public static void main(String[] args) {
        Customer cust = new Customer();
    }
}

public class Customer {
    int id = 1001;
    String name;
    Account acct;

    {
        name = "匿名客户";
    }
    public Customer(){
        acct = new Account();
    }

}
class Account{

}