1. 对象的实例化
1.1 创建对象的方式
- new：最常见的方式
- 变形1：Xxx的静态方法
- 变形2：XxxBuilder/XxxFactory的静态方法
- Class的newInstance()：反射的方式，只能调用空参的构造器，权限必须是public
- Constructor的newInstance(Xxx)：放射的方式，可以调用空参、带参的构造器，权限没有要求
- 使用clone()：不调用任何构造器，当前类需要实现Cloneable接口，实现clone()。（浅拷贝）
- 使用反序列化：从文件中、网络中获取一个对象的二进制流
- 第三方库Objenesis
1.2 创建对象的步骤
- 判断对象对应的类是否加载、链接、初始化
虚拟机遇到一条new指令，首先去检查这个指令的参数能否在Metaspace的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、链接和初始化（即判断类的元信息是否存在）。如果没有，那么在双亲委派模式下，使用当前类加载器以ClassLoader+包名+类名为Key进行查找对应的.class文件。如果没有找到文件，则抛出ClassNotFoundException异常；如果找到，则进行类加载，并生成对应的Class类对象。
- 为对象分配内存
首先计算对象占用空间大小，接着在堆中划分一块内存给新对象。
如果实例成员变量是引用变量，仅分配引用空间即可，即4个字节大小。
- 如果内存连续规整，虚拟机将采用指针碰撞（Bump The Ponter）来为对象分配内存。即非空闲内存与空闲内存在内存中的两侧，中间由一个指针作为分界点的指示器，分配内存就是指将该指针向空闲一侧挪动与对象大小相等的距离。
- 如果内存非连续规整——虚拟机需要维护一个空闲列表（Free List），使用空闲列表来为对象分配内存空闲内存块。该列表记录了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，并更新列表上的内容。
说明：选择哪种分配方式由Java堆是否连续规整决定，而Java堆是否连续规整又由虚拟机所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。
- 处理并发安全问题
在分配内存空间时，另外一个问题是保证创建对象时的线程安全性：创建对象是非常频繁的操作，虚拟机需要解决并发问题。虚拟机采用了两种方式解决并发问题：
- CAS（Compare And Swap）失败重试、区域加锁：保证指针更新操作的原子性；
- 每个线程预先分配一块TLAB（Thread Local Allocation Buffer），TLAB把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行。
- 初始化分配到的空间
内存分配结束，虚拟机将分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头）。所有属性设置为默认值，保证对象实例字段在不赋值时可以直接使用，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。
- 设置对象的对象头
将对象的所属类（即类的元信息）、对象的HashCode和对象的GC信息、锁信息等数据存储在对象的对象头中。这个过程的具体设置方式取决于JVM实现。
- 执行init方法进行初始化
在Java程序的视角看来，初始化才正式开始。初始化成员变量，执行实例化代码块，调用类的构造方法，并把堆内对象的首地址赋值给引用变量。
因此一般来说（由字节码中是否跟随有invokespecial指令所决定），new指令之后接着就是执行方法，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安全创建出来。
2. 对象的内存布局
在HotSpot虚拟机中，对象在堆内存中的存储布局可以划分为三个部分：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。
- 对象头（包含两类信息）
- 第一类信息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。在32位和64位的虚拟机中分别为32个比特和64个比特，官方称它为“Mark Word”。
- 第二类信息是类型指针，即对象指向它的类型元数据的指针，Java虚拟机通过这个指针来确定该对象是哪个类的实例。
说明：如果是数组，还需记录数组的长度。
- 实例数据
对象真正存储的有效信息，即我们在程序代码中所定义的各种类型的字段内容（包括从父类继承下来的和本身拥有的字段）。
规则：
- 相同宽度的字段总是被分配在一起
- 父类中定义的变量会出现在子类之前
- 如果CompactFields参数为true（默认为true）：子类的窄变量可能插入到父类变量的空隙中
- 对齐填充
并不是必须存在，仅仅起着占位符的作用。如果对象实例数据部分没有对齐的话，就需要通过对齐填充来补全。
3. 对象的访问定位
创建对象自然是为了后续使用对象，Java程序通过栈上的reference数据来操作堆上的具体的对象。
- 句柄访问
Java堆中划分出一块内存作为句柄池，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和类型数据各自具体的地址信息。
通过句柄访问对象
- 直接指针访问
reference中存储的直接就是对象地址，访问速度更快，节省了一次指针定位的时间开销。
通过直接指针访问对象
这两种对象访问方式各有优势。
使用句柄来访问的最大好处就是reference中存储的是稳定句柄地址，在对象被移动（垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为）时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要被改变。
使用直接指针来访问最大的好处就是速度更快，它节省了一次指针定位的时间开销，由于对象访问在Java中非常频繁，因此这类开销积少成多也是一项极为可观的执行成本。HotSpot虚拟机主要使用直接指针的方式进行对象访问。
