从Java类到对象的创建过程都做了些啥?内存中的对象是啥样的?

先回顾一下Java程序执行的过程:

Java程序执行时,第一步系统创建虚拟机进程,然后虚拟器用类加载器Class Loader加载java程序类文件到方法区。

方法区放哪些东西?

存放加载过的类信息、常量、静态变量、及jit编译后的代码(类方法)等数据的内存区域。它是线程共享的。

方法区存放的信息包括:类的基本信息、运行时常量池、变量字段信息、方法信息等。这部分的详细介绍看下面链接的文章。

详细Java程序运行的内存结构介绍 点此处

简要过程:

类加载完成后,主线程运行static main()时在虚拟机栈中建栈帧,压栈。

执行到new Object()时,在堆heap里创建对象。

对象创建的过程就是堆上分配实例对象内容空间的过程,在堆中对象内存空间的具体结构如下:

对象头 这个头包括两个部分,第一部分用于存储自身运行时的数据例如GC标志位、哈希码、锁状态等信息。第二部分存放指向方法区类静态数据的指针。

实例变量 存放类的属性数据信息,包括父类的属性信息。如果是数组的实例部分还包括数组的长度。这部分内存按4字节对齐。

填充数据 这是因为虚拟机要求对象起始地址必须是8字节的整数倍。填充数据不是必须存在的,仅仅是为了字节对齐。HotSpot VM的自动内存管理要求对象起始地址必须是8字节的整数倍。对象头本身是8的倍数,当对象的实例变量数据不是8的倍数,便需要填充数据来保证8字节的对齐。另外,堆上对象内存的分配是并发进行的.

然后执行类的构造函数初始化。

Java虚拟机规范规定该区域可抛出OutOfMemoryError。

详细步骤

例如:

Dog dog= new Dog();

当虚拟机执行到new指令时,它先在常量池中查找“Dog”,看能否定位到Dog类的符号引用;如果能,说明这个类已经被加载到方法区了,则继续执行。如果没有,就让Class Loader先执行类的加载。

然后,虚拟机开始为该对象分配内存,对象所需要的内存大小在类加载完成后就已经确定了。这时候只要在堆中按需求分配空间即可。具体分配内存时有两种方式,第一种,内存绝对规整,那么只要在被占用内存和空闲内存间放置指针即可,每次分配空间时只要把指针向空闲内存空间移动相应距离即可,当某对象被GC回收后,则需要进行某些对象内存的迁移。第二种,空闲内存和非空闲内存夹杂在一起,那么就需要用一个列表来记录堆内存的使用情况,然后按需分配内存。

对于多线程的情况,如何确保一个线程分配了对象内存但尚未修改内存管理指针时,其他线程又分配该块内存而覆盖的情况?有一种方法,就是让每一个线程在堆中先预分配一小块内存(TLAB本地线程分配缓冲),每个线程只在自己的内存中分配内存。但对象本身按其访问属性是可以线程共享访问的。

内存分配到后,虚拟机将分配的内存空间都初始化为零值(不包括对象头)。实例变量按变量类型初始化相应的默认值(数值型为0,boolan为false),所以实例变量不赋初值也能使用。接着设置对象头信息,比如对象的哈希值,GC分代年龄等。

从虚拟机角度,此时一个新的对象已经创建完成了。但从我们程序运行的角度,新建对象才刚刚开始,对象的构造方法还没有执行。只有执行完构造方法,按构造方法进行初始化后,对象才是彻底创建完成了。

构造函数的执行还涉及到调用父类构造器,如果没有显式声明调用父类构造器,则自动添加默认构造器。

到此,new运算符可以返回堆中这个对象的引用了。

此刻,会根据dog这个变量是实例变量、局部变量或静态变量的不同将引用放在不同的地方:

如果dog局部变量,dog变量在栈帧的局部变量表,这个对象的引用就放在栈帧。

如果dog是实例变量,dog变量在堆中,对象的引用就放在堆。

如果dog是静态变量,dog变量在方法区,对象的引用就放在方法区。

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