在Java程序運行過程中時時刻刻都有對象被創建出來，對象的創建方式有很多種，最常見的就是new，其次還有clone和反序列化。下面我們一起來解密對象的創建、內存布局以及如何定位一個對象。

對象創建

當我們在創建對象時，首先會檢查創建對象的類能否在常量池中定位到符號引用，并檢查符號引用代表的類是否被加載、解析和初始化過，如果沒有則必須執行相應的類加載過程(這個后面也會單獨寫一篇文章講解)。

對象創建的過程大約有以下幾步：

1. 虛擬機為對象分配內存。對象所需內存的大小在類加載完成以后便可完全確定。
2. 設置對象必要信息。如對象是哪個類的實例、對象的hash碼、對象的GC分代年齡等信息
3. 第三步執行的時候，虛擬機其實認為對象已經創建成功，但是從Java程序的角度并沒有完成，下面會接著執行方法，把對象按照編寫的代碼進行初始化

分配對象內存

為對象分配內存本質上就是從Java堆中劃分出一塊固定大小的內存給Java對象使用。對象內存分配主要有兩種：

• 指針碰撞
• 空閑列表

具體使用哪種方式取決于堆內存是否工整，堆內存是否工整本質又取決于垃圾回收器是否帶有壓縮整理功能。

指針碰撞的分配方式用于在內存工整的堆中進行對象分配，所有被使用的內存放在一邊，未被使用的在另一邊，中間放著一個指針作為分界點的指示器，當為對象分配內存時，只需要將指針往未被使用的一邊挪動與對象相等大小的距離就可以。

空閑列表適合在不規整的內存中為對象分配內存，虛擬機為了知道哪些內存區域可用，必須維護一個列表，當進行內存分配時，則在列表中選取一個足夠大的空間劃分給對象使用。

對象分配在虛擬機中的分配并不是線程安全的，為了解決這個問題，主要有兩種解決方法：

• CAS + 失敗重試
• TLAB：每個線程預先在Java堆中預先分配一小塊內存，稱為TLAB（本地線程分配緩沖），哪個線程需要分配內存，就在哪個線程的TLAB上分配。只有TLAB用完了并且分配新的TLAB時需要同步鎖定。

對象內存布局

對象在內存中的布局主要有三塊：

• 對象頭
• 實例數據
• 對齊填充

對象頭

對象頭主要用來存儲兩塊信息：

• 存儲對象自身運行的數據
• 類型指針

對象自身運行時的數據主要包括：哈希碼、GC分代年齡、鎖狀態標志、線程持有的鎖、偏向線程ID、偏向時間戳等。這部分數據的長度在32位和64位的虛擬機（未開啟壓縮指針）中分別為32位和64位。

類型指針可以用來確定這個對象是哪個類的實例，但虛擬機的實現不是必須在對象上保留類型指針。

實例數據

實例數據是對象真正存儲的有效信息，就是代碼中各種類型字段的內容，無論是從父類還是子類中定義的，內容存儲的順序會受到虛擬機分配策略參數和字段在Java源碼中定義順序的影響。 但是相同寬度的字段會分配到一起，在這個前提條件下，子類較窄的變量會插到父類變量的空隙之中。

對齊填充

對齊填充并不是必然存在，由于虛擬機的內存管理要求對象其實地址必須是8字節的整數倍，也就是對象大小必須是8字節的整數倍，因此當對象實例不是8字節的整數倍大小時，需要通過對齊填充補全。

對象訪問

對象建立以后我們需要使用它，我們可以通過Java棧上的reference來操作堆上的具體對象，但是如何通過reference來找到具體的對象則是需要我們去解決的，目前主要有兩種方式：

• 句柄
• 直接指針

下圖是采用句柄的方式去訪問對象

下圖是采用直接指針的方式去訪問對象

 

通過上述兩種圖的對比，我們可以看出句柄的優勢在于棧中的reference存儲的內容是穩定的句柄地址，不會因為對象的移動而改變，但訪問會遜于直接指針，因為多了一次指針定位的時間開銷。

直接指針的訪問方式的最大好處就是速度快，節省了一次指針定位的時間開銷。