Java new一个对象时发生了什么？

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mob604756ff20da 2021-06-11 22:03:19

文章标签 java 文章分类 Java 后端开发

原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_45082647/java/article/details/105520394

文章目录

1、写在前面的话
2、类加载过程
        类加载概述
        加载
        验证
        准备
        解析
        初始化
3、创建对象
        在堆区分配对象需要的内存
        对所有实例变量赋默认值
        执行实例初始化代码
        在栈区开辟空间
4、补充

1、写在前面的话

联系我上次写的关于Java内存的文章，对象访问在 Java 语言中无处不在，是最普通的程序行为，但即使是最简单的访问，也会却涉及 Java 栈、Java 堆、方法区这三个最重要内存区域之间的关联关系，如下面的这句代码：

Object obj = new Object()；

1、假设这句代码出现在方法体中，那"Object obj"这部分的语义将会反映到Java 栈的本地变量表中，作为一个 reference 类型数据出现。
2、而"new Object()"这部分的语义将会反映到Java 堆中，形成一块存储了 Object 类型所有实例数据值（Instance Data，对象中各个实例字段的数据）的结构化内存，根据具体类型以及虚拟机实现的对象内存布局（Object Memory Layout）的不同，这块内存的长度是不固定的。
3、另外，在 Java 堆中还必须包含能查找到此对象类型数据（如对象类型、父类、实现的接口、方法等）的地址信息，这些类型数据则存储在方法区中。

那在new对象的过程中，究竟发生了什么？JVM做了哪些工作？

实质上，Java在new一个对象的时候，会先查看对象所属的类有没有被加载到内存，如果没有的话，就会先通过类的全限定名（包名+类名）来加载。加载并初始化类完成后，再进行对象的创建工作。

我们下面的讨论是假设是第一次使用该类，这样的话new一个对象就可以分为两个过程：加载并初始化类和创建对象。

2、类加载过程

类加载概述

虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最中形成可以被虚拟机直接使用的Java类型，这就是虚拟机的类加载机制。

与那些在编译时需要注意连接工作的语言不同，在Java语言里面，类型的加载和连接过程都是在程序运行期间完成的，这样会在类加载时稍微增加一些性能开销，但是却能为语言本身提供高度的灵活性，Java中天生可以动态扩展的语言特性就是依赖于运行期动态加载和动态连接这个特点实现的。

类的生命周期：

Java new一个对象时发生了什么？_java

Java是使用双亲委派模型来进行类的加载的，所以在描述类加载过程前，我们先看一下双亲委托模型的工作过程：

如果一个类加载器（ClassLoader）收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委托给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需要加载的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。

类加载器双亲委派模型：

1、启动类加载器：加载系统环境变量下JAVA_HOME/lib目录下的类库；
2、扩展类加载器：加载JAVA_HOME/lib/ext目录下的类库；
3、应用程序类加载器（系统类加载器）：加载用户类路径Class_Path指定的类库。（我们可以在使用第三方插件时，把jar包添加到ClassPath后就是使用了这个加载器）；
4、自定义加载器：如果需要自定义加载时的规则（比如：指定类的字节流来源、动态加载时性能优化等），可以自己实现类加载器；

Java new一个对象时发生了什么？_java_02

使用双亲委托机制的好处是：

能够有效确保一个类的全局唯一性，当程序中出现多个限定名相同的类时，类加载器在执行加载时，始终只会加载其中的某一个类。

加载

什么情况下需要开始类加载过程的第一个阶段：加载。

【了解】：

虚拟机规范并没有进行强制约束，这点可以交给虚拟机的具体实现来自由把握。但是对于初始化阶段，虚拟机规范则是有严格规定了有且只有4种情况必须立即对类进行“初始化”（而加载、验证、准备自然要在此之前开始）：1、遇到new 、getstatic、putstatic、invokestatic这4条字节码指令时，如果类没有初始化，则需要先触发其初始化；2、使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有进行初始化，则需要先触发其初始化；3、当初始化一个类的时候，如果父类没有初始化，需要先初始化父类；4、当虚拟机启动时，用户需要指定一个主类（包含main()那个类），虚拟机会先初始化这个类。

加载与类加载的区别：

“加载”（Loading）阶段是“类加载（Class Loading）”过程的一个阶段，希望不要混淆。

加载阶段需要做的3件事情：

通过一个类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流；
将这个字节流所代表的静态存储结构转换为方法区的运行时数据结构；

Java new一个对象时发生了什么？_java_03

Java代码在进行javac编译的时候，并不像C/C++那样有“连接”这一步骤，而是在虚拟机加载Class文件的时候进行动态连接。也就是说，在Class文件中不会保存各个方法和字段的最终布局信息，因为这些字段和方法的符号引用不经过转换的话是无法直接被虚拟机使用的。当虚拟机运行的时候，需要从常量池获得对应的符号引用，再在类创建时或运行时解析并翻译到具体的内存地址中。

在Java堆中生成一个代表这个类的java.lang.class对象，作为方法区这些数据的访问入口；

验证

验证时连接阶段的第一步，这一阶段的目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。

为什么要进行验证？

【了解】：

Java语言本身是相对安全的语言（相对C/C++），使用纯粹的Java代码无法做到诸如访问数组边界以外的数据、将一个对象转型为他并未实现的类型、跳转到不存在的代码行之类的事情，如果这样做了，编译器将拒绝编译。但是Class文件并不一定要求使用Java源码编译而来，可以使用任何途径。在字节码的语义层面上，上述Java代码无法做到的事都是可以实现的，虚拟机如果不检查输入的字节流，对其完全信任的话，很可能会因为载入了有毒的字节流而导致系统崩溃，所以验证是虚拟机对自身保护是十分重要的一项工作。

如何进行验证？

【了解】：

Java new一个对象时发生了什么？_java_04