世界上并没有完美的程序，但我们并不因此而沮丧，因为写程序本来就是一个不断追求完美的过程。

HotSpot虚拟机对象探秘

对象的创建

在语言层面上，创建对象通常仅仅是一个new关键字而已，但在虚拟机中对象的创建并非如此。顺序如下：

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虚拟机遇到一条new指令时，首先去检查这个指令的参数是否能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经被加载、解析和初始化过，如果没有，必须先执行相应的类加载过程。

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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以完全确定，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。

主要有两种划分方法：

指针碰撞：Java堆中内存是绝对规整的，所有用过的内存在一边，空闲的内存在一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，那所分配的内存就是把那个指针想空闲空间那边挪动一段与对象大小相等的距离。
空闲列表：Java堆中内存不是规整的，已使用的内存和空闲的内存相互交错，此时，虚拟机维护一个列表，记录上哪些内存块是可用的，在分配时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。

除此之外，还要考虑分配时线程安全的问题，解决办法有两种：

对分配内存空间的动作进行同步处理
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，称为本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer,TLAB）。哪个线程要分配内存，就在哪个TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB时，才需要同步锁定。

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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）。保证了对象的实例字段在Java代码中可以不赋初值就直接使用。

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接下来，虚拟机要对对象进行必要的设置，如这个对象时哪个类的实例、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。

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上面的工作完成之后，从虚拟机的角度看，一个新的对象已经产生了，但从Java程序的角度看，对象的创建才刚刚开始：执行完new指令后会接着执行init方法。

对象的内存布局

对象在内存中的布局分为三块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）、对齐填充（Padding）。

对象头

HotSpot的对象头包含两部分信息：

用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码（HashCode）、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。这部分数据的长度在32、64位的虚拟机上分别为32bit和64bit，官方称为“Mark Word”。
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这个对象是哪个类的实例。

实例数据

实例数据是对象真正存储的有效信息，也是程序代码中所定义的各种类型的字段内容。

对齐填充

对齐填充并不是必然存在的，也没有特别的含义，仅仅起着占位符的作用。

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虚拟机规范中之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，所以对象访问方法也是取决于虚拟机实现而定。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：

Java堆中会划分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。如图所示：

直接指针：

Java堆对象的布局中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。如图所示：

区别：

使用句柄访问最大的好处是reference中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要修改。
使用直接指针访问的最大好处是速度快，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。