Java虚拟机-03:当new一个对象时，虚拟机发生了什么？

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摘要：当你new一个对象时，虚拟机内部发生了什么？

Java是一门面向对象的编程语言，在Java程序运行的过程当中，随时都会有对象创建出来，从语言层面上来讲，创建对象通常仅仅是使用一个new关键字而已，那在虚拟机层面，对象的创建又是一个什么样的过程呢？本文聊一聊，当new 一个对象时，虚拟机中发生了什么。这里一共分为五个步骤。

1.检查类是否被加载

当虚拟机遇到一条new指令时，第一步,首先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经被加载解析和初始化，如果没有，那么必须先执行相应的类的加载过程。

2.分配内存

类加载检查通过后，接下来虚拟机将会为新生对象分配内存，对象所需的内存的大小，在类加载完后便可以完全确定。为对象分配内存空间，可以理解为把一块确定大小的内存，从堆中划分出来。

这里内存划分又分为两种方式：

指针碰撞

假设JAVA堆中的内存是绝对规整的，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，那么分配内存就是把这个指针向空闲空间那边挪动一段与对象大小相等的距离，这种分配方式就称之为指针碰撞。
空闲列表

如果JAVA堆中的内存并不是规整的，使用的内存和未使用的内存相互交错，这样的话就没有办法进行简单的指针碰撞了，虚拟机就必须维护一个列表，列表上记录着，哪些内存是可用的，哪些内存是不可用的。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，这种分配方式就称之为空闲列表。

选择哪一种分配方式是由JAVA堆是否规整决定的。而JAVA堆是否规整，又是由它所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能来决定的。

在划分可用空间这一部之外，还有另一个需要考虑的问题是对象创建在虚拟机中是非常频繁的行为，即使仅仅修改一个指针指向的位置，在并发情况下也并不是线程安全的，可能会出现正在给对象A分配内存，指针还没来得及及时修改，对象B又同时使用了原来的指针来分配内存的情况。

解决这个问题有两种方案：

第一种是对分配内存空间的动作进行同步处理，实际上，虚拟机采用CAS配上失败重试的方法保证更新操作的原子性；
另一种是把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间中进行，每个线程在java堆中预先分配出一块内存，这一块小的内存称之为本地线程分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer,TLAB）,哪个线程需要分配内存，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。

虚拟机是否使用TLAB，可以通过-XX:+/-UseTLAB参数来设置。

3.初始化零值

在内存分配完成之后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值，这里不包括对象头，如果使用TLAB这一工作过程，也可以提前至TLAB分配时进行，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可以直接使用，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。

4.对象头设置

虚拟机要对对象进行一些必要的设置，比如，这个对象是哪个实例的，如何才能找到类的元数据信息，对象的哈希吗，对象的GC分代年龄等。这些信息存放在对象头中。

5.执行init方法

到这一步，从虚拟机的角度来看，一个新对象已经产生了，但从java程序的视角来看，对象创建才刚刚开始，init方法还没有执行，所有的字段都还为零，在执行new指令后，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，就算真正的完全产生了。