本博客参考《深入理解Java虚拟机》（第二版）一书，提取重点知识，再加以个人的理解编写而成。转载请标明来源。

JAVA虚拟机（JVM）划重点 第二章 Java内存区域与内存溢出异常 之 虚拟机对象

• Java对象的创建
• 1、类加载过程
• 2、分配内存
• 3、内存初始化
• 4、对象设置
• 5、执行方法

• 1、对象头
• 2、对象实例数据
• 3、对齐填充部分

Java对象的创建

1、类加载过程

虚拟机遇到一个new指令时，首先检查这个指令的参数能否在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被加载、解析和初始化过。若没有，则进行类加载过程。

2、分配内存

在类加载检查通过后，虚拟机将为新生对象分配内存，对象所需的内存的大小在类加载后是完全确定的。所以这一步意味着在Java堆中划出固定大小的内存分配给新生对象。内存分配有一下两种方式：

• 指针碰撞：这种方式的前提是Java堆内存是规整的，即用过的内存放一边，空闲的内存放另一边，中间有个指针作为界限，分配内存时只需要把指针向空闲的一边移动对象所需的大小即可。
• 空闲列表：如果Java堆中的内存并不规整，即已使用的内存和空闲的内存相互交错，就无法进行指针碰撞了，虚拟机必须维护一个列表，记录哪些内存是空闲的，分配时从列表中找一块足够大的空间划分给对象实例，并更新列表上的记录。

至于选择哪种分配方式，主要取决于Java堆是否规整，而Java堆是否规整又取决于垃圾收集器是否有压缩整理的功能。

对内存的分配同时还要考虑并发情况下的线程安全问题，可能正在给对象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分配内存。针对这种情况有两种方案：

• 采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性。
• 把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间中进行。即每个线程在Java堆中预先分配一小块内存，成为本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer, TLAB）。哪个线程要分配内存，就在哪个线程的TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB时，才需要同步锁定。

3、内存初始化

内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头）。如果使用了TLAB，则这一工作也可以提前至TLAB分配时进行。

这一操作保证了对象的实例字段在Java代码中可以不赋初值就能直接使用，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。

4、对象设置

接下来，虚拟机对对象进行必要的设置

• 这个对象是哪个类的实例
• 如何找到类的元数据信息
• 对象的哈希码
• 对象的GC分代年龄
• ……

这些信息存放在对象的对象头之中，根据虚拟机当前的运行状态的不同，如是否使用偏向锁等，对象头会有不同的设置方式。

5、执行方法

一般来说，执行new指令之后会接着执行方法，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

对象的内存布局

对象在内存中的存储布局可以分为三个区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。

1、对象头

对象头分为两部分信息

• 存储对象自身的运行时数据：哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等，这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机（未开启压缩指针）中分别为32bit和64bit，官方称为“Mark Word”。考虑到虚拟机的空间效率，Mark Word被设计成一个非固定的数据结构，以便在极小的空间内存存储尽量多的信息。举例说明一下，在32位的HotSpot虚拟机中，如果对象属于未被锁定的状态下，Mark Word的32bit空间中，25bit存储对象的哈希码，4bit存储对象的分代年龄，2bit用于存储锁标志位，1bit固定为0。而在其他状态（轻量级锁定、重量级锁定、GC标记、可偏向），对象的存储内容的含义不同。希望下图能帮您理解：
  
• 对象头的另一部分是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针类确定这个对象是哪个类的实例。（其实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，即查找对象元数据信息并不一定要经过对象本身）。另外，如果对象是一个Java数组，那么在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据（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，但是从数组的元数据中无法确定数组的大小）。

2、对象实例数据

存储对象实例数据

3、对齐填充部分

对齐填充部分并非必须存在。这部分没有特别的含义，仅起占位的作用，由于HotSpot虚拟机的自动内存管理系统要求对象起止地址必须是8字节的整倍数，对象头部分正好是8字节整倍数，当实例部分没有对齐时，就需要占位补齐。

对象的访问定位

建立对象就是为了使用对象，Java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。主流的访问方式有使用句柄和直接指针两种。

• 如果使用句柄访问，Java堆中将会划分一块内存作为句柄池，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和类型数据各自的具体地址信息。
  
• 如果使用直接指针访问，那么Java堆对象的不居中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，而reference中存储的就是对象地址。
  

句柄访问方式优势：reference中存储的句柄地址是稳定的，在对象被移动（垃圾收集时经常需要移动对象）时只需改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要修改。

直接指针方位方式的优势：速度更快，节省了一次指针定位的时间开销。

两种方式都很常用。