2.3Java虚拟机对象探秘
1、对象的创建
- 在Java程序运行过程中无时无刻都有对象被创建出来。虚拟机遇到一天new指令时，首先将去检查这个指令的参数是否能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。如果没有，那必须先执行相应的类加载过程。
- 在类加载检查通过后，虚拟机将为新生对象分配内存。对象所需内存的大小在类加载完成后便可以完全确定，为对象分配空间的任务等同于吧一块确定大小的内存从Java堆中划分出来。
- 如果Java堆中内存是绝对规整的，所有用过的内存都放在一边，空闲的内存放在另一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，那所分配内存就仅仅是把那个指针向空闲空间那边挪动一段与对象大小相等的距离，这种分配方式成为“指针碰撞”。
- 如果Java堆中的内存并不是规整的，已使用的内存和空闲的内存相互交错，那就没办法简单地进行指针碰撞了，虚拟机就必须维护一个列表，记录上哪些内存块是可用的，在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，并更新列表上的记录，这种分配方式称为“空闲列表”。
- 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）。这一步操作保证了对象的实例字段在Java代码中可以不赋初始值就直接使用，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。
- 接下来，虚拟机要对对象进行必要的设置，例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息你。这些信息存放在对象的对象头之中。
- 在上面的工作都完成之后，从虚拟机的视角看，一个新的对象已经产生了，但是<init>方法还没有执行，所有的字段都还为零。所以，执行new指令之后会接着执行<init>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生产出来。
2、对象的内存布局
- 对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头、实例数据和对齐填充。
- 虚拟机的对象头包括两部分信息，第一部分用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码、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位的虚拟机中分别位32bit和64bit。对象需要存储的运行时数据很多，其实已经超出了32位、64位结构所能记录的限度。考虑到虚拟机的空间效率，对象头被设计成非固定的数据结构，它会根据对象的状态复用自己的存储空间。如在32位的虚拟机中，如果对象处于未被锁定的状态下，那么25bit用于存储哈希码，4bit用于存储对象分代年龄，2bit用于存储锁标志位，1bit固定为0。而在其他状态下（轻量级锁定、重量级锁定、GC标记、可偏向）下对象的存储内容见下表
- 对象头的另外一部分是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。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。另外，如果对象是一个Java数组，那在对象头中还必须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，但是数组的元数据中却无法确定数组的大小。
- 实例数据部分是对象真正存储的有效信息，也是在程序代码中所定义的各种类型的字段内容。无论是从父类继承下来的，还是子类中定义的，都需要记录起来。
- 第三部分对齐填充并不是必然存在的，也没有特别的含义，它仅仅起着占位符的作用。
3、对象的访问定位
- 建立对象是为了使用对象，我们的Java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。通过reference访问对象的方式有使用句柄和直接指针两种。
- 如果使用句柄访问的话，那么Java堆中将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的具体地址信息。如下图
- 如果使用直接指针访问，那么Java堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，而reference中存储的直接就是对象地址。如下图
