Java中new一個對象是一個怎樣的過程国章?JVM中發(fā)生了什么具钥?

Java中new一個對象的步驟:

  • 當虛擬機遇到一條new指令時候,首先去檢查這個指令的參數(shù)是否能 在常量池中能否定位到一個類的符號引用
    (即類的帶路徑全名)液兽,并且檢查這個符號引用代表的類是否已被加載骂删、解析和初始化過,即驗證是否是第一次使用該類四啰。如果沒有(不是第一次使用)宁玫,那必須先執(zhí)行相應的類加載過程(class.forname())。
  • 在類加載檢查通過后柑晒,接下來虛擬機將 為新生的對象分配內(nèi)存 欧瘪。對象所需的內(nèi)存的大小在類加載完成后便可以完全確定,為對象分配空間的任務(wù)等同于把一塊確定大小的內(nèi)存從Java堆中劃分出來匙赞,目前常用的有兩種方式佛掖,根據(jù)使用的垃圾收集器的不同使用不同的分配機制:
  • 2.1. 指針碰撞(Bump the Pointer):假設(shè)Java堆的內(nèi)存是絕對規(guī)整的,所有用過的內(nèi)存都放一邊涌庭,空閑的內(nèi)存放在另一邊芥被,中間放著一個指針作為分界點的指示器,那所分配內(nèi)存就僅僅把那個指針向空閑空間那邊挪動一段與對象大小相等的距離坐榆。
  • 2.2. 空閑列表(Free List):如果Java堆中的內(nèi)存并不是規(guī)整的拴魄,已使用的內(nèi)存和空間的內(nèi)存是相互交錯的,虛擬機必須維護一個空閑列表席镀,記錄上哪些內(nèi)存塊是可用的匹中,在

分配時候從列表中找到一塊足夠大的空間劃分給對象使用。

  • 內(nèi)存分配完后豪诲,虛擬機需要將分配到的內(nèi)存空間中的數(shù)據(jù)類型都 初始化為零值(不包括對象頭)顶捷;
  • 虛擬機要 對對象頭進行必要的設(shè)置 ,例如這個對象是哪個類的實例(即所屬類)跛溉、如何才能找到類的元數(shù)據(jù)信息、對象的哈希碼扮授、對象的GC分代年齡等信息芳室,這些信息都存放在對象的對象頭中。

至此刹勃,從虛擬機視角來看堪侯,一個新的對象已經(jīng)產(chǎn)生了。但是在Java程序視角來看荔仁,執(zhí)行new操作后會接著執(zhí)行如下步驟:

  • 調(diào)用對象的init()方法 ,根據(jù)傳入的屬性值給對象屬性賦值伍宦。
  • 在線程 棧中新建對象引用 芽死,并指向堆中剛剛新建的對象實例。

對象雖然創(chuàng)建完了次洼,但是在創(chuàng)建對象的過程中关贵,可能會發(fā)生一些小意外。比如:在劃分可用空間時卖毁,如果是在并發(fā)情況下揖曾,那么劃分就不一定是線程安全的。因為有可能出現(xiàn)正在給A對象分配內(nèi)存亥啦,指針還沒有來得及修改炭剪,對象B又同時使用了原來的指針分配內(nèi)存的情況,那么翔脱,解決這個問題有兩種方案:

    1. 分配內(nèi)存空間的動作進行同步處理 :實際上虛擬機采用CAS配上失敗重試的方式保證了更新操作的原子性奴拦。
  • 2.內(nèi)存分配的動作按照線程劃分在不同的空間中進行: 為每個線程在Java堆中預先分配一小塊內(nèi)存 ,稱為本地線程分配緩沖(Thread Local Allocation Buffer, TLAB)届吁。

按理說错妖,到這里文章就結(jié)束了,問題也解決了瓷产。但是站玄,在上面的過程中,我們忽略了一些問題濒旦,跳過了一些步驟株旷,比如:類加載過程;對象的使用等等尔邓。晾剖。。

那么梯嗽,創(chuàng)建了對象齿尽,我們是要使用的,那么在Java中這些被new出來的對象在使用的過程中灯节,是一個怎樣的過程呢循头?

帶著這個疑問,我想到了以前看Java基礎(chǔ)課中炎疆,老師講的內(nèi)容了(認真聽課卡骂,課上講的內(nèi)容還是很有用滴)......

一、這就是對對象的訪問定位問題:

我們的Java程序需要通過棧上的reference數(shù)據(jù)來操作堆上的具體對象形入。目前主流訪問方式有 使用句柄訪問(間接訪問) 和 直接指針訪問 兩種:

1. 句柄訪問:

Java堆中將會劃分出一塊內(nèi)存來作為句柄池全跨,reference中存儲的就是對象句柄位置,而句柄中包含了對象實例數(shù)據(jù)與類型數(shù)據(jù)各自的具體地址信息亿遂。

在這里放一張圖您就明白了:

在這里插入圖片描述

2. 直接指針訪問:

如果使用直接指針訪問浓若,那么Java堆對象的布局中就必須考慮如何放置訪問類型數(shù)據(jù)的相關(guān)信息渺杉,而reference中存儲的直接就是對象地址。
在這里插入圖片描述

兩張圖放一起一對比就淺顯易懂了挪钓。

二是越、 類加載過程(第一次使用該類)

Java是使用 雙親委派模型 來進行類的加載的,所以在描述類加載過程前诵原,我們先看一下它的工作過程:

雙親委托模型的工作過程是:  
  如果一個類加載器(ClassLoader)收到了類加載的請求英妓,它首先不會自己去嘗試加載這個類,  
  而是把這個請求委托給父類加載器去完成绍赛,每一個層次的類加載器都是如此蔓纠,因此所有的加載請求最終都應該傳送到頂層的 
   啟動類加載器中,只有當父類加載器反饋自己無法完成這個加載請求(它的搜索范圍中沒有找到所需要加載的類)時吗蚌,
     子加載器才會嘗試自己去加載腿倚。

使用雙親委托機制的好處是: 
 能夠有效確保一個類的全局唯一性,當程序中出現(xiàn)多個限定名相同的類時蚯妇,類加載器在執(zhí)行加載時敷燎,始終只會加載其中的某一個類。


1箩言、加載

由類加載器負責根據(jù)一個類的全限定名來讀取此類的二進制字節(jié)流到JVM內(nèi)部硬贯,并存儲在運行時內(nèi)存區(qū)的方法區(qū),然后將其轉(zhuǎn)換為一個與目標類型對應的java.lang.Class對象實例

2陨收、驗證
格式驗證:驗證是否符合class文件規(guī)范
語義驗證:檢查一個被標記為final的類型是否包含子類饭豹;檢查一個類中的final方法是否被子類進行重寫;確保父類和子類之間沒有不兼容的一些方法聲明(比如方法簽名相同务漩,但方法的返回值不同)
操作驗證:在操作數(shù)棧中的數(shù)據(jù)必須進行正確的操作拄衰,對常量池中的各種符號引用執(zhí)行驗證(通常在解析階段執(zhí)行,檢查是否可以通過符號引用中描述的全限定名定位到指定類型上饵骨,以及類成員信息的訪問修飾符是否允許訪問等)

3翘悉、準備
為類中的所有靜態(tài)變量分配內(nèi)存空間,并為其設(shè)置一個初始值(由于還沒有產(chǎn)生對象居触,實例變量不在此操作范圍內(nèi))
被final修飾的static變量(常量)妖混,會直接賦值;

4轮洋、解析
將常量池中的符號引用轉(zhuǎn)為直接引用(得到類或者字段制市、方法在內(nèi)存中的指針或者偏移量,以便直接調(diào)用該方法)砖瞧,這個可以在初始化之后再執(zhí)行息堂。
解析需要靜態(tài)綁定的內(nèi)容嚷狞。 // 所有不會被重寫的方法和域都會被靜態(tài)綁定

以上2块促、3荣堰、4三個階段又合稱為鏈接階段,鏈接階段要做的是將加載到JVM中的二進制字節(jié)流的類數(shù)據(jù)信息合并到JVM的運行時狀態(tài)中竭翠。

5振坚、初始化(先父后子)

4.1 為靜態(tài)變量賦值

4.2 執(zhí)行static代碼塊

注意:static代碼塊只有jvm能夠調(diào)用
   如果是多線程需要同時初始化一個類,僅僅只能允許其中一個線程對其執(zhí)行初始化操作斋扰,其余線程必須等待渡八,只有在活動線程執(zhí)行完對類的初始化操作之后,才會通知正在等待的其他線程传货。

因為子類存在對父類的依賴屎鳍,所以類的加載順序是先加載父類后加載子類,初始化也一樣问裕。不過逮壁,父類初始化時,子類靜態(tài)變量的值也有有的粮宛,是默認值窥淆。

最終,方法區(qū)會存儲當前類類信息巍杈,包括類的靜態(tài)變量忧饭、類初始化代碼(定義靜態(tài)變量時的賦值語句 和 靜態(tài)初始化代碼塊)、實例變量定義筷畦、實例初始化代碼(定義實例變量時的賦值語句實例代碼塊和構(gòu)造方法)和實例方法词裤,還有父類的類信息引用。

補充:
通過實例引用調(diào)用實例方法的時候汁咏,先從方法區(qū)中對象的實際類型信息找亚斋,找不到的話再去父類類型信息中找。

如果繼承的層次比較深攘滩,要調(diào)用的方法位于比較上層的父類帅刊,則調(diào)用的效率是比較低的,因為每次調(diào)用都要經(jīng)過很多次查找漂问。這時候大多系統(tǒng)會采用一種稱為虛方法表的方法來優(yōu)化調(diào)用的效率赖瞒。

所謂虛方法表,就是在類加載的時候蚤假,為每個類創(chuàng)建一個表栏饮,這個表包括該類的對象所有動態(tài)綁定的方法及其地址,包括父類的方法磷仰,但一個方法只有一條記錄袍嬉,子類重寫了父類方法后只會保留子類的。當通過對象動態(tài)綁定方法的時候,只需要查找這個表就可以了伺通,而不需要挨個查找每個父類箍土。


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