图解JAVA对象的创建过程

xiaoxiao2021-02-28  30

关于对象的创建过程一般是从new指令(我说的是JVM的层面)开始的(具体请看图1),JVM首先对符号引用进行解析,如果找不到对应的符号引用,那么这个类还没有被加载,因此JVM便会进行类加载过程(具体加载过程可参见我的另一篇博文)。符号引用解析完毕之后,JVM会为对象在堆中分配内存,HotSpot虚拟机实现的JAVA对象包括三个部分:对象头、实例字段和对齐填充字段(具体内容请看图2),其中要注意的是,实例字段包括自身定义的和从父类继承下来的(即使父类的实例字段被子类覆盖或者被private修饰,都照样为其分配内存)。相信很多人在刚接触面向对象语言时,总把继承看成简单的“复制”,这其实是完全错误的。JAVA中的继承仅仅是类之间的一种逻辑关系(具体如何保存记录这种逻辑关系,则设计到Class文件格式的知识,具体请看我的另一篇博文),唯有创建对象时的实例字段,可以简单的看成“复制”。

    为对象分配完堆内存之后,JVM会将该内存(除了对象头区域)进行零值初始化,这也就解释了为什么JAVA的属性字段无需显示初始化就可以被使用,而方法的局部变量却必须要显示初始化后才可以访问。最后,JVM会调用对象的构造函数,当然,调用顺序会一直上溯到Object类。

    至此,一个对象就被创建完毕,此时,一般会有一个引用指向这个对象。在JAVA中,存在两种数据类型,一种就是诸如int、double等基本类型,另一种就是引用类型,比如类、接口、内部类、枚举类、数组类型的引用等。引用的实现方式一般有两种,具体请看图3。

Java创建对象的过程

 

Java是一门面向对象的编程语言,在Java程序运行过程中每时每刻都有对象被创建出来。在语言层面上,创建对象通常仅仅是一个new关键字而已,而在虚拟机中,对象的创建又是怎样一个过程呢?

 

一、检测类是否被加载

虚拟机遇到一条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。

 

二、为新生对象分配内存

在类加载检查通过后,接下来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完全确定。

 

假设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,那么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,这种分配方式称为“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,那就没有办法简单地进行指针碰撞了,虚拟机就必须维护个列表,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”。

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。

 

三、初始化零值

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。

 

四、进行必要的设置

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。这些信息存放在对象的对象头之中。

 

五、执行init方法

在上面工作都完成之后,从虚拟机的视角来看,一个新的对象已经产生了,但从Java程序的视角来看,对象创建才刚开始,<init>方法还没有执行,所有的字段都还为零。所以一般来说,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产生出来。

 

总结一下上面所说的,创建一个对象的过程就是:

 

检测类是否被加载没有加载的先加载→为新生对象分配内存→将分配到的内存空间都初始化为零值→对对象进行必要的设置→执行<init>方法把对象进行初始化

 

这样一个对象就创建完成了,是不是很简单。

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