对象的创建

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①、虚拟机遇到一条new指令时，首先将去检查这个指令的参数能否在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被加载、解析和初始化。如果没有，必须先执行相应的类加载过程。
在类加载检查通过后，接下来虚拟机将为新生对象分配内存。对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定。
为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从Java堆中划分出来。

分配方式

  1. 指针碰撞：假设Java堆中内存是绝对规整的，所有用过的内存都放在一边，空闲的内存放在另一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，那所分配的内存就仅仅是把那个指针向空闲那边挪动一段与对象大小相等的距离。

  2. 空闲列表：如果Java堆中的内存并不是完全规整的，已使用的内存和空间的内存互相交错，那就没用办法指针碰撞了，虚拟机就必须维护一个列表，记录上哪些内存块是可用的，在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 ，并更新列表上的记录。

    线程安全性问题

    对象创建在虚拟机中是非常频繁的行为，即使是仅仅修改一个指针指向的位置，在并发情况下也并不是线程安全的，可能出现正在给A对象分配内存，指针还没来得及修改，对象B又同时使用了原来的指针来分配内存的情况。

    解决方案

  3. 同步处理：对分配内存空间的动作进行同步处理——实际上虚拟机采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性；

  4. 本地线程分配缓冲：把内存分配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，成为本地线程分配缓冲（Thread Local Allocotion Buffer,TLAB）。哪个线程要分配内存，就在哪个线程的TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB时，才需要同步锁定。虚拟机是否使用 TLAB，可以通过-XX:+/-UseTLAB参数来设定。

②、内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头），如果使用TLAB，这一工作过程也可以提前至TLAB分配时进行。这一步操作保证了对象的实例字段在Java代码中可以不赋初始值就直接使用，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。

③、接下来，虚拟机要对对象进行必要的设置，例如这个对象的是哪个类的实例，如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码，对象的GC分代年龄等信息。这些信息存放在对象的对象头（Object Header）之中。

④、在上面的工作完成之后，从虚拟机的角度来看 ，一个新的对象已经产生了，但从Java程序的视角来看，对象创建才刚刚开始——方法还没有执行，所有的字段都还为零。执行new指之后会接着执行方法。

对象的内存分布

在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为3块区域

  • 对象头（Header）：HotSpot虚拟机对象头包括两部分信息，第一部分用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码 、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。官方称它为“Mark Word”。

Mark Word被设计成一个非固定的数据结构以便在极小的空间内存储尽量多的信息，它会根据对象的状态复用自己的存储空间。
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对象头的另外一部分数据是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定在这个对象是哪个类的实例。如果对象是一个数组，那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据，因为虚拟机可以通过普通Java对象的元数据信息确定Java对象的大小，但是从数组的元数据中却无法确定数组的大小。

  • 实例数据（Instance Data）：实例数据部分是对象真正存储的有效信息，也是在程序代码中所定义的各种类型的字段内容。无论是从父类继承下来的，还是在子类中定义的，都需要记录起来。这部分的存储顺序会受到虚拟机分配策略参数（FieldsAllcotionStyle）和字段在Java源码中定义顺序的影响。HotSpot虚拟机默认的分配策略为 longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、opps(Ordinary Object Pointers)，相同宽度的字段总是被分配到一起。

  • 对齐填充（Padding）：对齐填充并不是必然存在的，也有特别的含义，它仅仅是起这占位符的作用。

由于HotSpot VM的自动内存管理 系统要求对象的起始地址必须是8字节的整数倍，换句话说，就是对象的大小必须是8字节的整数倍。而对象头部分正好是8字节的倍数，因此，当对象实例数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来补全。

对象的访问定位

Java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。由于reference类型在Java虚拟机规范中只规定了一个指向对象的引用，并没有定义这个引用应该通过何种方式去定位、访问堆中的对象的具体位置，所以对象访问方式也是取决于虚拟机的实现而定的，目前主流的访问方式有使用句柄和直接指针两种。

使用句柄

如果使用句柄访问的话，那么Java堆中将会划分出一块内存来作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体地址信息。

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直接指针

如果使用直接指针访问，那么Java堆对象的布局就必须 考虑如何放置访问类型数据的相关信息，而reference中存储的直接就是对象地址。
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各自的优势

使用句柄访问最大的好处就是reference中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动（垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为）时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要修改。
使用直接指针访问方式的最大好处就是速度快，它节省了一次指针定位的时间开销，由于对象的访问在Java中非常频繁，因此这类开销积少成多后也是一项非常可观的执行成本。