一、对象的创建

User user = new User();

            Java程序无时无刻都有对象被创建出来，语言层面看，创建对象通常都是一个new关键字，而在虚拟中，创建过程又分为以下几步：

图 1-1

        （1）类加载检查：当java虚拟机遇到一条new指令时，会检查这个指令的参数是否能在常量池中找到对应的符号引用是，并且检查符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化，如果没有，就必须先执行类加载过程。

        （2）内存分配：类加载检查通过后，虚拟机将给新创建的对象分配内存空间。对象所需的空间大小在类加载完毕后就能确定。

虚拟机为对象分配内存空间分为两类：

（1）指针碰撞（Bump The Pointer）：如果Java堆中的内存是规整的，所有使用过的内存放在一边，空闲内存放在另一边，通过一个指针作为分解点指示器，分配内存的过程就是把指针朝着空闲内存一边移动与对象相等大小的距离。

（2）空闲列表（Free List）：如果Java堆中的内存不规整，已使用的和空闲的内存交错在一起，虚拟机就必须维护一个表，记录可用内存，在分配内存空间的时候从列表上找到足够大的空间分配给对象实例，并更新表中记录。

虚拟机选择哪种分配方式取决于GC采用的算法，如Serial、ParNew带压缩整理过程的收集器，虚拟机采用的分配方式为指针碰撞；而使用CMS基于清除算法的收集器时，采用空闲列表的方式来分配内存。

        （3）内存空间初始化：内存分配完成后，虚拟机将分配到的内存空间做初始化（赋0），对象头除外，这一过程保证了Java的实例对象在JVM中可以不赋初始值就直接使用。

如果内存分配启用TALB（本地线程分配缓冲），则初始化的过程会在TALB分配时进行。

        （4）设置对象头：虚拟机会对对象进行必要的设置，例如对象是哪个类的实例、对象的哈希吗、对象的GC分代年龄等信息，这些信息保存在对象头中。

        （5）执行init方法：执行Class文件中的<init>()方法，按照程序员意图对对象进行初始化。

如下图，HotSpot部分解释器代码：

图 1-2

二、 对象的存储结构

        对象在堆内存中的存储结构可以划分为：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）、对齐填充（Padding）。

图 2-1

        （1）对象头：对象头部分包含两类信息，一类是存放对象的运行时数据，如哈希吗（HashCode）、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，这些信息被称为“Mark Word”，数据长度在32位和64位虚拟机中分别为32个比特和64个比特。另一类是存放类型指针，虚拟机通过这个指针确定该对象所属的类。如果对象为数组对象，对象头中还会存储数组长度。

        （2）实例数据：程序代码里定义的字段内容，无论是来自父类继承还是子类定义的字段都会被记录下来，存储顺序受虚拟机分配策略（-XX:FieldsAllocationStyle）和字段在Java源码中定义顺序影响。

HotSpot虚拟机默认分配顺序为longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans。

        （3）对齐填充：没有特别的含义，只是起到占位符的作用，HotSpot虚拟机的自动内存管理系统要求对象起始位置必须是8字节的整数倍。因此，如果对象实例数据部分没有对齐的话，就需要对齐填充来补全数据。

三、对象的访问

        Java程序通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象，具体实现方式由虚拟机来定，主流的实现方式分为句柄式和直接指针。

        （1）句柄式：Java堆单独划分出一块内存空间作为句柄池存放指向对象实例的指针，reference存储对象的句柄地址。句柄式的优点在于对象被移动时（GC收集时可能会移动对象），只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要修改。

图 3-1 通过句柄式访问对象

        （2）直接指针：reference中存储的直接就是对象的地址，其优点显而易见，如果只是访问对象本身的话，就不需要多一次间接访问的开销。

图 3-2 通过直接指针访问对象