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SerialParNew
👉 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)
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