讲一下 Java 创建一个对象的过程。【⭐⭐⭐⭐】

下图便是 Java 对象的创建过程，我建议最好是能默写出来，并且要掌握每一步在做什么。

Java创建对象的过程

Step1:类加载检查

虚拟机遇到一条 new 指令时，首先将去检查这个指令的参数是否能在常量池(存在元空间)中定位到这个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载过、解析和初始化过。如果没有，那必须先执行相应的<kbd>类加载过程</kbd>。

Step2:分配内存

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。对象所需的内存大小在类加载完成后便可确定，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。 分配方式有 “指针碰撞” 和 “空闲列表” 两种，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。

内存分配的两种方式：（补充内容，需要掌握）

选择以上两种方式中的哪一种，取决于 Java 堆内存是否规整。而 Java 堆内存是否规整，取决于 GC 收集器的算法是"标记-清除"，还是"标记-整理"（也称作"标记-压缩"），值得注意的是，复制算法内存也是规整的

  • 指针碰撞

    适用场合: 堆内存规整〔即没有内存碎片)的情况下

    原理: 用过的内存全部整合到一边，没有用过的内存放在另一边，中间有一个分界值指针，只需要向着没用过的内存方向将该指针移动对象内存大小位置即可 GC收集器 : SerialParNew

  • 空闲列表 适用场合: 堆内存不规整的情况下 原理﹔ 虚拟机会维护一个列表，该列表中会记录哪些内存块是可用的，在分配的时候，找一块儿足够大的内存块儿来划分给对象实例，最后更新列表记录。 GC收集器: CMS3

内存分配并发问题（补充内容，需要掌握）

在创建对象的时候有一个很重要的问题，就是线程安全，因为在实际开发过程中，创建对象是很频繁的事情，作为虚拟机来说，必须要保证线程是安全的，通常来讲，虚拟机采用两种方式来保证线程安全：

  • CAS+失败重试： CAS 是乐观锁的一种实现方式。所谓乐观锁就是，每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为止。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。
  • TLAB： 为每一个线程预先在Eden区分配一块儿内存，JVM 在给线程中的对象分配内存时，首先在 TLAB 分配，当对象大于 TLAB 中的剩余内存或 TLAB 的内存已用尽时，再采用上述的 CAS 进行内存分配

Step3:初始化零值

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），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。

Step4:设置对象头

初始化零值完成之后，虚拟机要对对象进行必要的设置，【例如这个对象是哪个类的实例、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头中。 另外，根据虚拟机当前运行状态的不同，如是否启用偏向锁等，对象头会有不同的设置方式。

Step5:执行 init 方法

在上面工作都完成之后，从虚拟机的视角来看，一个新的对象已经产生了，但从 Java 程序的视角来看，对象创建才刚开始，<init> 方法还没有执行，所有的字段都还为零。所以一般来说，执行 new 指令之后会接着执行 <init> 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产生出来。

标记清除、标记复制、标记整理分别是怎样清理垃圾的？各有什么优缺点？【⭐⭐⭐⭐⭐】

标记清除

可以看到，在对象可以被回收的区域上，JVM会直接把这些垃圾对象占用的内存直接清除掉。

优点：简单

缺点：造成内存空间碎片

执行效率不稳定，如果Java堆中包含大量对象，某一次回收时无用的对象非常多，这时候会花费很多时间进行内存的清除。 有可能造成内存空间碎片，上图只是一个理想的删除过程，正好没有内存碎片产生，而实际上在内存中待清除的内存有可能不是连续的，导致会产生许多内存碎片，如果某个大对象无法找到一块连续的内存进行存放时，会误以为堆内存不足，提前触发Full GC

标记复制

标记-复制算法将原本的堆内存划分了两个区域，采用了“半区复制”算法，将一半的内存省出来，当发生垃圾收集行为时，将存活的对象复制到另外一半保留区域中连续存放。

优点：标记-复制算法的优点是解决了大对象分配内存的内存碎片问题，也解决了标记-清除算法中大量垃圾对象导致的清除效率问题。

缺点：也非常的明显，那就是可分配的内存空间少了整整一半，而且如果某次存活的对象较多，甚至全部存活，那么复制的效率将会非常低。

标记整理

根据老年代的特点提出的一种标记算法，标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象回收，而是让所有存活的对象向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

分代收集

当前虚拟机的垃圾收集都采用分代收集算法，这种算法没有什么新的思想，只是根据对象存活周期的不同将内存分为几块。 一般将 java 堆分为新生代和老年代，这样我们就可以根据各个年代的特点选择合适的垃圾收集算法。

  • 比如在新生代中，每次收集都会有大量对象死去，所以可以选择”标记-复制“算法，只需要付出少量对象的复制成本就可以完成每次垃圾收集。
  • 而老年代的对象存活几率是比较高的，而且没有额外的空间对它进行分配担保，所以我们必须选择“标记-清除”或“标记-整理”算法进行垃圾收集。

HotSpot为什么要分为新生代和老年代？ 因为有的对象寿命长，有的对象寿命短。应该将寿命长的对象放在一个区，寿命短的对象放在一个区。不同的区采用不同的垃圾收集算法。寿命短的区清理频次高一点，寿命长的区清理频次低一点。提高效率。

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