对象内存布局

对象的实例化

1. 创建对象的方式：

   1. new
      1. 最常见的方式
      2. 变形1：XX的静态方法 Class ： 调用froName( )方法
      3. 变形2：xxxBuilder / xxxFactory的静态方法
   2. Class的newInstance( )：反射的方式，只能调用空参的构造器，权限必须是public
   3. Constructor的newInstance( )：反射的方式，可以调用空参、带参的构造器，权限没有要求。
   4. 使用clone( )：不调用任何构造器，当前类需要实现Cloneable接口，实现clone()，默认浅拷贝
   5. 使用反序列化：从文件中、数据库中、网络中获取一个对象的二进制流，反序列化为内存中的对象
   6. 第三方库Objenesis，利用了asm字节码技术，动态生成Constructor对象区

2. 创建对象的步骤：（字节码角度看待对象创建的过程）

   1. Customer cust2 = new Customer("Tom");
      
      对应的字节码：
      
       0 new #2 <com/atguigu/java/Customer>
       3 dup
       4 ldc #3 <Tom>
       6 invokespecial #4 <com/atguigu/java/Customer.<init> : (Ljava/lang/String;)V>
       9 astore_1
      

   2. 步骤解读：

      1. new：创建新对象，操作数栈里面的引用指向堆空间
      2. dup：复制一份，目的就是为了调用init方法，调完init方法，操作数栈里面的复制品就被弹出去了
      3. 将常量“Tom”加载进操作数栈
      4. 调用init方法，给对象成员初始化
      5. 存储到局部变量表中

3. 创建对象的步骤：（执行步骤角度分析）

   1. 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、解析和初始化。(即判断类元信息是否存在)。
        • 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。
   2. 为对象分配内存
      0. 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，仅分配引用变量空间即可，即4个字节大小。说明：选择哪种分配方式由Java堆是否规整决定，而Java堆是否规整又由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。
      1. 指针碰撞
         • 如果内存规整，使用指针碰撞
           如果内存是规整的，那么虚拟机将采用的是指针碰撞法（Bump The Pointer）来为对象分配内存。意思是所有用过的内存在一边，空闲的内存在另外一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，分配内存就仅仅是把指针向空闲那边挪动一段与对象大小相等的距离罢了。如果垃圾收集器选择的是Serial、ParNew这种基于压缩算法的，虚拟机采用这种分配方式。一般使用带有compact（整理）过程的收集器时，使用指针碰撞。
      2. 空闲列表
         • 如果内存不规整，虚拟机需要维护一个列表，使用空闲列表分配
           如果内存不是规整的，己使用的内存和未使用的内存相互交错，那么虚拟机将采用的是空闲列表法来为对象分配内存。意思是虚拟机维护了一个列表，记录上哪些内存块是可用的，再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。这种分配方式称为“空闲列表（Free List)”
   3. 处理并发安全问题
      1. 在分配内存空间时，另外一个问题是及时保证new对象时候的线程安全性：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：
         1. CAS ( Compare And Swap ）失败重试、区域加锁：保证指针更新操作的原子性。
         2. TLAB（线程在堆中分配私有空间） 把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行，即每个线程在Java堆中预先分配一小块内存，称为本地线程分配级冲区，（TLAB， Thread Local Allocation Buffer）虚拟机是否使用TLAB，可以通过-XX:+/-Use TLAB参数来设定
   4. 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）。这一步保证了对象的实例字段在Java代码中可以不用赋初始值就可以直接使用，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。
   5. 设置对象的对象头
      • 将对象的所属类（即类的元数据信息）、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。
   6. 执行init方法进行初始化（显示初始化）
      • 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指令之后会接着就是执行方法，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完全创建出来。
   7. 所以说，new是造对象，而构造器仅仅是init显式初始化。

对象的内存布局

1. 对象实例的组成：实例数据和对象头
2. 实例数据：就是我们可以看见的，类的各种属性
   1. 父类的实例数据：也会继承父类的实例熟悉，可以继承的属性，私有的属性也会存放在这里，但是可能没法直接调用。
   2. 摆放问题：这里需要遵循的一些规则
      1. 相同宽度的字段总是被分配在一起
      2. 父类中定义的变量会出现在子类之前（因为父类的加载是优先于子类加载的）
      3. 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
3. 对象头：分为类型指针和运行时元数据
   1. 类型指针：指向方法区对应Class实例的指针，getClass()方法调用可以访问对应类
   2. 运行时元数据：
      1. 哈希值(hashcode)：对象在堆空间中都有一个首地址值，栈空间的引用根据这个地址指向堆中的对象，这就是哈希值起的作用
      2. GC分代年龄：对象首先是在Eden中创建的，在经过多次GC后，如果没有被进行回收，就会在survivor中来回移动，其对应的年龄计数器会发生变化，达到阀值后会进入养老区
      3. 锁状态标志：表示这个对象是否被锁定了，代表这个锁。
      4. 线程持有的锁
      5. 线程偏向ID
      6. 偏向时间戳
   3. 此外，如果对象是一个数组，对象头中还必须有一块用于记录数组的长！因为正常对象元数据就知道对象的确切大小。所以数组必须得知道
4. 对象填充：就是占位符作用，填补成完整的内存块，可能是以KB为单位或者其他类似。

对象的访问定位

0. 创建对象的目的是为了使用它。定位，通过栈上reference访问。
   • JVM是如何通过栈帧中的对象引用访问到其内部的对象实例的呢？
   • 
1. 《java虚拟机规范》没有说明，所以对象访问方式由虚拟机实现而定。主流有两种方式：
   1. 使用句柄访问
   2. 使用直接指针访问
2. 直接使用指针访问：
   1. 使用存储在栈帧里面的引用值去访问变量
   2. 
3. 句柄访问：（Java没有采取这种方式）
   1. 实现：堆需要划分出一块内存来做句柄池，reference中存储对象的句柄池中包含对象实例与类型数据各自具体的地址信息。
   2. 好处：reference中存储稳定句柄地址，对象被移动（垃圾收集时移动对象只会改变句柄中实例数据指针，reference本身不需要被修改。
   3.