Java工程师知识树 / Java基础
HotSpot 中的对象
Java是一门面向对象的编程语言，在Java程序运行过程中时时刻刻都有对象被创建出来。
在语言层面上，创建对象（例如克隆、反序列化）通常仅仅是一个new关键字而已，而在虚拟机中，对象（这里指普通Java对象，不包括数组和Class对象等）的创建又是怎样一个过程呢？
对象的创建
首先我们虚拟机在遇到new的指令时会检查是否能在常量池中找到这个类的符号引用，并检查这个符号引用的类是否经过了加载、解析、初始化，如果没加载，就执行类加载过程。
如果类已经加载，然后就会通过获取方法区内class字节码文件信息在堆内创建class对象并分配内存，并且这阶段分配多大的内存已经在类加载过程确定了，为对象分配空间的任务实际上便等同于把一块确定大小的内存块从Java堆中划分出来。
对象分配
分配内存有两种方式，一种是指针碰撞，另一种是空闲列表。
具体用哪个则根据堆是否完整，就是没有内存碎片，是否完整又取决于垃圾收集器是否带压缩整理功能。
在使用Serial、ParNew等带Compact过程的收集器时，不会产生内存碎片，系统采用的分配算法是指针碰撞，而使用CMS这种基于Mark-Sweep算法的收集器时，通常采用空闲列表。
简单说下两种分配方式：
- 指针碰撞：假设Java堆中内存是绝对规整的，所有被使用过的内存都被放在一边，空闲的内存被放在另一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，那所分配内存就仅仅是把那个指针向空闲空间方向挪动一段与对象大小相等的距离，这种分配方式称为“指针碰撞”（Bump ThePointer）。
- 空闲列表：但如果Java堆中的内存并不是规整的，已被使用的内存和空闲的内存相互交错在一起，那就没有办法简单地进行指针碰撞了，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，这种分配方式称为“空闲列表”（Free List）。
线程安全问题
除如何划分可用空间之外，还有另外一个需要考虑的问题：对象创建在虚拟机中是非常频繁的行为，即使仅仅修改一个指针所指向的位置，在并发情况下也并不是线程安全的，可能出现正在给对象A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。
分配对象是并发操作，可能造成线程安全问题，解决这个问题有两种可选方案：
- 一种是对分配内存空间的动作进行同步处理——实际上虚拟机是采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性；
- 另外一种是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 AllocationBuffer，TLAB），哪个线程要分配内存，就在哪个线程的本地缓冲区中分配，只有本地缓冲区用完了，分配新的缓存区时才需要同步锁定。虚拟机是否使用TLAB，可以通过
-XX：+/-UseTLAB参数来设定。
对象的组成
在HostSpot虚拟机中，对象的组成有三部分，分别是：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）、对齐填充（Padding）。
对象头分为两部分，一部分叫MarkWord。另一部分叫类型指针。
MarkWord：用于存储自身运行时的数据，如hash码、GC分代年龄、锁标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳、对象分代年龄等信息。
Mark Word结构并不是固定的，它会随着锁状态标志的变化而变化，而且里面的数据也会随着锁状态标志的变化而变化，这样做的目的是为了节省空间。
类型指针：他用于指向类元信息，其实就是对象是哪个类的实例。
实例数据：这部分区域才是正真存储有效信息的，也就是我们在程序中定义的各种类型的字段内容。
对齐填充：他可有可无，没什么意义，就是一个占位符的作用，对象头是8字节的倍数，如果达不到8的整数倍就用他补齐。
对象的访问
Java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象，由于在Java虚拟机规范里面只规定了 reference类型（是一个指向对象的引用），并没有定义这个引用应该通过什么种方式去定位、访问到堆中的对象的具体位置，对象访问方式也是取决于虚拟机实现而定的。
对象访问分为两种，一种是使用句柄池，另一种是直接引用。
对于虚拟机HotSpot而言，它是使用直接引用方式进行对象访问，但在整个软件开发的范围来看，各种语言、框架中使用句柄池来访问的情况也十分常见。
句柄方式：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的具体各自的地址信息。
直接引用：reference中存储的直接就是对象地址。
直接指针来访问最大的好处就是速度更快，它节省了一次指针定位的时间开销，由于对象访问的在Java中非常频繁，因此这类开销积小成多也是一项非常可 观的执行成本。