对象创建源码追踪：从 new 指令到 JVM 内部实现

（JDK 8 视角 + 模板解释器 + 分配策略 + 全程断点，新手也能跟做）

关键词：new 指令、模板解释器、分配策略、对象头、JDK 8、全程断点

阅读时长：25 min

环境：OpenJDK 8u342 + CLion + gdb + 断点调试

适合：3~8 年 Java 开发、想知道「new Object() 到底怎么落地」、面试「对象创建几步」标准答案

一、0 基础速记：4 句话背下对象创建全流程

阶段	地点	一句话
字节码	`new`	常量池索引→类元数据→分配→初始化
解释器	`templateTable_x86.cpp`	字节码→汇编模板→call_VM
分配	`CollectedHeap::obj_allocate`	TLAB 快分配→慢分配→清零→对象头
对象头	`markOop.hpp`	mark word + klass pointer = 16 B（JDK 8 压缩指针）

口诀：「字节码指路，解释器翻译，分配器拿地，对象头立户」

二、实验环境：Docker 一键启动「调试机」

bash 复制代码

docker run -it --name=new-8 \
  -v /tmp/openjdk:/openjdk \
  openjdk:8u342-jdk-alpine bash

# 安装调试工具
apk add gdb g++ make cmake git vim

# 下载带调试符号的 JDK 8 源码
cd /openjdk
git clone --depth=1 -b jdk8u342-b07 https://github.com/openjdk/jdk8u.git

全程 容器内操作 ，Windows/WSL 同理。

三、路线地图：从 new 到对象头的 7 个驿站（JDK 8 视角）

复制代码

new Object()
  ↓ ① 字节码：new #index
  ↓ ② 解释器：templateTable_x86.cpp::_new()
  ↓ ③ 运行时：InterpreterRuntime::_new()
  ↓ ④ 分配器：CollectedHeap::obj_allocate()
  ↓ ⑤ TLAB：ThreadLocalAllocBuffer::allocate()
  ↓ ⑥ 对象头：markOopDesc::set_mark()
  ↓ ⑦ 初始化：instanceKlass::allocate_instance()

记住 7 个文件 ，按图索骥断点。

四、Step 1：字节码→模板解释器（new 指令）

① Java 源码

java 复制代码

public class NewDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Object();
    }
}

② 查看字节码（JDK 8 javap）

bash 复制代码

javac NewDemo.java
javap -c NewDemo

复制代码

0: new           #2                  // class java/lang/Object
3: dup
4: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
7: astore_1

关注 new #2 → 常量池索引 2 → 后续旅程起点。

五、Step 2：模板解释器→运行时（_new 方法）

① 入口文件

hotspot/src/cpu/x86/vm/templateTable_x86.cpp

cpp 复制代码

void TemplateTable::_new() {
  __ get_unsigned_2_byte_index(rbx, rcx);      // 读常量池索引
  __ call_VM(rax, CAST_FROM_FN_PTR(address, InterpreterRuntime::_new));
}

call_VM = 跳入 C++ 运行时 ，rax 返回对象地址

② 断点调试（gdb）

bash 复制代码

gdb /openjdk/jdk8u342/build/linux-x86_64-normal-server-slowdebug/jdk/bin/java
(gdb) b TemplateTable::_new
(gdb) run -XX:+UseSerialGC NewDemo

断点命中 → 单步进入 call_VM → 进入 InterpreterRuntime::_new

六、Step 3：运行时→分配器（InterpreterRuntime::_new）

① 源码文件

hotspot/src/share/vm/interpreter/interpreterRuntime.cpp

cpp 复制代码

IRT_ENTRY(jobject, InterpreterRuntime::_new(JavaThread* thread, ConstantPool* pool, int index))
  Klass* k = pool->klass_at(index, CHECK_NULL);
  instanceKlassHandle klass(thread, k);
  oop obj = klass->allocate_instance(CHECK_NULL);
  return obj;
IRT_END

klass_at = 解析常量池 ，allocate_instance = 真正分配

② 断点轨迹

gdb 复制代码

(gdb) b InterpreterRuntime::_new
(gdb) continue
(gdb) p *klass->name()
$1 = {
  _body = 0x7ffff7b12345 "java/lang/Object"
}

确认 正在创建 java.lang.Object

七、Step 4：分配器→TLAB（CollectedHeap::obj_allocate）

① 入口文件

hotspot/src/share/vm/gc/shared/collectedHeap.inline.hpp

cpp 复制代码

inline oop CollectedHeap::obj_allocate(KlassHandle klass, int size, TRAPS) {
  HeapWord* obj = common_mem_allocate_init(size, false, CHECK_NULL);
  post_allocation_setup_common(klass, obj, size);
  return (oop)obj;
}

② TLAB 快速路径

hotspot/src/share/vm/gc/shared/allocator.cpp

cpp 复制代码

HeapWord* MemAllocator::allocate() const {
  if (UseTLAB) {
    HeapWord* result = _thread->tlab().allocate(size);
    if (result != NULL) return result;
  }
  return allocate_outside_tlab(size);   // 慢路径
}

TLAB 分配 = 指针碰撞（bump-the-pointer） ，无锁

③ 断点看 TLAB

gdb 复制代码

(gdb) b ThreadLocalAllocBuffer::allocate
(gdb) p _top
$2 = (HeapWord *) 0x7ffff7c00000
(gdb) p _end
$3 = (HeapWord *) 0x7ffff7c01000
(gdb) p size
$4 = 2    // 2 个 HeapWord = 16 B（压缩指针）

top + size < end → TLAB 足够 ，直接返回地址

八、Step 5：对象头构造（markOopDesc）

① 对象布局（JDK 8 压缩指针）

区域	大小
mark word	8 B
klass pointer	4 B
对齐	4 B
合计	16 B

② 源码文件

hotspot/src/share/vm/oops/markOop.hpp

cpp 复制代码

inline markOop markOopDesc::prototype() {
  return (markOop) (no_hash_in_place | no_lock_in_place);
}

③ 断点看对象头

gdb 复制代码

(gdb) b markOopDesc::set_mark
(gdb) p/x prototype()
$5 = 0x1

mark word = 0x1（无锁、无哈希）

九、Step 6：全程断点动画（gif 文字版）

复制代码

new Object()
  → new #2
  → templateTable_x86::_new  (汇编)
  → InterpreterRuntime::_new  (C++)
  → TLAB::allocate            (指针碰撞)
  → markOopDesc::set_mark     (对象头=0x1)
  → instanceKlass::init_mark  (初始化)
  ← 返回 rax = 0x7ffff7c00000

rax 即对象地址 ，后续 invokespecial 完成构造。

十、实战：自己改源码------让 new 打印 Hello World

① 修改 InterpreterRuntime::_new

cpp 复制代码

IRT_ENTRY(jobject, InterpreterRuntime::_new(JavaThread* thread, ...)){
  printf("[HotSpot] new %s\n", klass->name()->as_C_string());
  ...
}

② 重新编译 & 运行

bash 复制代码

make CONF=linux-x86_64-normal-server-slowdebug
/openjdk/jdk8u342/build/linux-x86_64-normal-server-slowdebug/jdk/bin/java NewDemo

输出：

复制代码

[HotSpot] new java/lang/Object

源码级玩法 ，面试「改源码」实锤。

十一、统一模板：JDK 8 源码阅读 3 步法（面试直接用）

步骤	文件	函数
字节码→汇编	`templateTable_x86.cpp`	`_new()`
分配→TLAB	`allocator.cpp`	`TLAB::allocate()`
对象头	`markOop.hpp`	`set_mark()`

记住 3 个文件 ，按图索骥断点。

十二、面试 6 连问（背就行）

Q1 new Object() 在源码哪？

A：templateTable_x86.cpp 的 _new() → **InterpreterRuntime::_new`

Q2 TLAB 分配是锁吗？

A：无锁，指针碰撞 ，线程本地

Q3 对象头多大？

A：JDK 8 压缩指针：mark word 8B + klass 4B + 对齐 4B = 16B

Q4 如何调试 HotSpot new？

A：slowdebug 编译 + gdb b TemplateTable::_new

Q5 分配失败怎么办？

A：TLAB 不够→慢分配→CommonGC→可能 Young GC

Q6 一句话背下 new 全程？

「字节码指路，解释器翻译，TLAB 拿地，对象头立户」

十三、小结：一张思维导图（收藏即可）

复制代码

new Object()
├─ 字节码     ──► new #2
├─ 解释器     ──► templateTable_x86::_new
├─ 运行时     ──► InterpreterRuntime::_new
├─ 分配器     ──► TLAB::allocate
├─ 对象头     ──► markOopDesc::set_mark
└─ 初始化     ──► instanceKlass::allocate_instance

没有看不懂的 new，只有没打断点的源码！

十四、下集预告

《GC roots 如何扫描？从 Safepoint 到 Thread Snapshot》

将带你 JDK 8 + gdb + SIGSTOP 全程断点看 根集合扫描，欢迎点个关注不迷路！