对象的创建和访问过程

对象的创建

创建一个对象通常需要new关键字。当虚拟机遇到new指令时，首先检查该指令的参数是否定位在常量池中，并检查该指令所代表的类是否已被加载、分析和初始化。如果执行相应的类加载过程。

类加载检查通过后，虚拟机将为新对象分配内存。将空间分配给对象的任务相当于从Java堆中划分一块确定大小的内存。有两种分布方式。一种叫做指针碰撞。假设Java堆中的内存绝对规则，使用的内存和闲置的内存在一侧，中间有一个指针作为分界点的指示器。分配内存是将指针移动到与对象大小相等的空闲空间的另一侧。另一个叫做空闲列表。如果Java堆中的内存不规则，虚拟机需要维护一个列表来记录哪个内存卡是可用的。在分配时，从列表中找到一个足够大的空间来划分给对象的例子，并更新列表上的记录。采用这种分配方式取决于Java堆是否规则，Java堆是否规则取决于所使用的垃圾收集器是否具有压缩整理功能。另一个需要考虑的问题是对象创建时的线程安全。有两种解决方案：一种是同步处理分配内存空间的动作；另一种是根据线程将内存分配的动作划分为不同的空间，即每个线程在Java堆中预先分配一小块内存（TLAB）,在TLAB上分配哪个线程要分配内存，只有当TLAB用完并分配新的TLAB时，才需要同步锁定。

内存分配完成后，虚拟机需要将分配的内存空间初始化为零值。此步骤确保在Java代码中可以直接使用对象的实例字段，而无需赋予初始值。虚拟机需要设置对象，如对象的强度，如果可以找到元数据信息，这些信息存储在对象的对象头中。

上述工作完成后，从虚拟机的角度来看，已经产生了一个新的对象。然而，从Java程序的角度来看，还需要执行init方法，并根据程序元的意愿初始化对象，以便完全生成一个真正可用的对象。

对象的内存布局

在HotSpot虚拟机中，内存中存储对象的布局可分为对象头、实例数据和补充三个部分。

对象头包括两部分：第一部分用于存储对象本身的运行数据，如哈希码、GC分代年龄、线程所持有的锁等。官员称之为“Mark Word"。第二部分是类型指针，即对象指向其类元数据的指针，虚拟机通过该指针确定该对象的类型。

实例数据是对象真实存储的有效信息，也是程序代码中定义的各种类型的字段。

它的填充不一定存在，只起着占位符的作用。HotSpot VM要求对象的起始地址必须是8字节的整数倍，对象的头部只是8字节的倍数，所以当实例数据部分不对齐时，需要填充对齐。

对象的访问定位

Java程序通过堆叠上的reference数据操作堆叠上的特定对象。主要访问方式有两种:使用句柄和直接指针:

句柄：Java堆将将一块内存划分为句柄池，引用中存储的是对象的句柄地址，其中包含对象实例数据和类型数据的具体地址信息。

直接指针：Java堆对象的布局应考虑如何放置访问类型数据的相关信息，并在引用中存储对象地址。

这两种方法都有自己的优点。使用句柄的最大优点是，稳定的句柄地址存储在参考中。当对象移动时，只会更改句柄中实例的地址。参考不需要修改或使用直接指针访问的优点是速度更快，节省了指针定位的时间成本。