Java如何对一个对象进行创建 Java如何对一个对象进行创建

【Java如何对一个对象进行创建】Java如何对一个对象进行创建
前言：
不知道大家是怎么针对java学习的！我了解的很多人都是通过网上别人的博客、书籍来学习的；也有人会看些jdk的源代码结合官方文档来学习。
我发现很少有同学会通过编译jvm去学习java更底层的知识，往往是通过网上博客，道听途说，然后认为自己就学会了。也有很少一部分同学会结合oracle的文档跟java源代码（包括jvm）去学习，只是我发现我周围并没有很多这样的人。可能是c++的门槛吧！
本身我也只是大学的时候学了些c++，没有好好学，目前也都忘光了，但是如果只是理解逻辑的话，其实也是可以理解的。为了更深入的理解java，在windows下编译过jvm，看过一些底层代码。遗憾，自己记性差点，当时记得，现在又忘了。用以记录一下，也为了分享一些更好的学习方式。
Java对象的创建
我们都知道，java程序员创建对象的时候就是无非在java的类文件中，new ojbect即可。那么创建之后，java是怎样运行的呢？
周志明书上这么写的
步骤：
一、jvm接收到new指令，在常量池中检查是否存在实例化类的符号引用；
二、无，则进行类加载；有，则检查符号引用对应的该类是否已经被初始化；
三、为对象分配内存（两种：指针碰撞、空闲指针，具体看收集器），类加载时已确定大小；
四、针对分配的内存，除头信息外，进行初始化，也就是清空置零；
五、将对象头（看classFile）填充元数据、hash值等，此时完成jvm的操作；
六、java继续执行方法，实例化对象，完成java的实例化。
空口无凭呗，别人说道的再好，如果不动手实践，或者看一下，还是填鸭式的，没成就感不说，还不一定能理解的了！
Java如何对一个对象进行创建
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图片2.png 这个文件bytecodeInterpreter.cpp。是关于字节码的解释执行器，也就是很多的字节码指令，都是从这里开始检测运行的，可以很容易搜索到putfield等java的字节码指令！我们如果要了解对象的创建过程，只需要根据字节码指令找到对应位置即可。
查询“Java字节码指令表”，可知，是new指令，所以，我们可以在，该文件中搜索new：
Java如何对一个对象进行创建
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图片3.png 可能光标位置不对吧，CASE到的是 _newarray指令，查询到指令表，表示是创建一个原始类型的数组，根据注释也可以看得出来“ /* Allocate memory for a new java object. */
”，类似，new是为了申请内存的，接着搜索：
Java如何对一个对象进行创建
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图片4.png
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图片5.png ClassFile接下来就可以解读了，可以结合oracle关于classfile的官方文档：
PS：本来是直接从word贴过来的文档，但是到markdown之后，就不是vs的格式了，不慎好看，将就看吧
//如果是创建指令

CASE(_new): {//从字节码流中获取索引值u2 index = Bytes::get_Java_u2(pc+1); //得到常量池的数据结构constantPoolOop constants = istate->method()->constants(); /*** tag_at:看过classfile就知道这是从常量池中取符号值* 判断常量池中该类是不是已经被解释过了* unresolved_klass：所以使用合理的命名规范可以很容易读代码的**/if (!constants->tag_at(index).is_unresolved_klass()) {// 这里的注释的意思是确保初始化的跟要new的是同一个对象// Make sure klass is initialized and doesn't have a finalizeroop entry = constants->slot_at(index).get_oop(); assert(entry->is_klass(), "Should be resolved klass"); klassOop k_entry = (klassOop) entry; assert(k_entry->klass_part()->oop_is_instance(), "Should be instanceKlass"); instanceKlass* ik = (instanceKlass*) k_entry->klass_part(); //判断是否进行过初始化if ( ik->is_initialized() && ik->can_be_fastpath_allocated() ) {//对象长度size_t obj_size = ik->size_helper(); oop result = NULL; // 如果tlab没有被预先置零，则会先置为零。TLAB：本地线程缓冲区// If the TLAB isn't pre-zeroed then we'll have to do itbool need_zero = !ZeroTLAB; //如果为true，则需要再本地线程缓冲区分配对象if (UseTLAB) {result = (oop) THREAD->tlab().allocate(obj_size); }//如果对象结果为NULL，则表示需要将所有字段置为0if (result == NULL) {need_zero = true; //尝试在共享eden区域分配// Try allocate in shared edenretry: //应该就是获取当前指针位置HeapWord* compare_to = *Universe::heap()->top_addr(); //需要移动指针的位置，当前位置 + 对象大小HeapWord* new_top = compare_to + obj_size; //如果新的高度（指针位置），小于等于堆的结束地址，则继续执行if (new_top <= *Universe::heap()->end_addr()) {//结合书上，此cas指令，并发情况下，如果失败了，则goto到 retry不断重试if (Atomic::cmpxchg_ptr(new_top, Universe::heap()->top_addr(), compare_to) != compare_to) {goto retry; }//也就是满足上述条件，则直接分配了result = (oop) compare_to; }}//如果对象结果不为NULLif (result != NULL) { // （）如果不为0，需要置为0）初始化对象// Initialize object (if nonzero size and need) and then the headerif (need_zero ) {//这几个应该是置零操作HeapWord* to_zero = (HeapWord*) result + sizeof(oopDesc) / oopSize; obj_size -= sizeof(oopDesc) / oopSize; //分配内存？if (obj_size > 0 ) {memset(to_zero, 0, obj_size * HeapWordSize); }} //偏向锁决定了设置对象头（MarkWord）的方式：研究的不是特别深，大致意思应该是偏向锁在没有多线程竞争下，减少cas操作，偏向锁只cas threadId一次，减少开销，所以分配内存应该也有些不同吧if (UseBiasedLocking) {result->set_mark(ik->prototype_header()); } else {result->set_mark(markOopDesc::prototype()); } //这个应该就是传说中的对象补齐？result->set_klass_gap(0); result->set_klass(k_entry); //很明显的命名：设置该对象入栈操作SET_STACK_OBJECT(result, 0); UPDATE_PC_AND_TOS_AND_CONTINUE(3, 1); }}}// Slow case allocationCALL_VM(InterpreterRuntime::_new(THREAD, METHOD->constants(), index),handle_exception); SET_STACK_OBJECT(THREAD->vm_result(), 0); THREAD->set_vm_result(NULL); UPDATE_PC_AND_TOS_AND_CONTINUE(3, 1); }

Java的对象头信息有：对象的hash值、分代年龄（标记）、指向轻量级锁指针、指向重量级锁指针、Gc标记、偏向线程id、偏向时间戳、对象分代年龄。PS：发现了，这块也得出一篇文章去分析markWord.cpp。
注意内容：
内存分配两种方式：
一、指针碰撞，规整堆内存空间情况下，直接移动指针位置来分配；
二、空闲列表，不规整对内存空间情况下，维护这么一个列表，用于记录内存可用性。
这两种分配方式，根据收集器不同，采用不同的方式：如CMS收集的时候，由于基于标记交换算法，所以采用了空闲列表；一般其他的收集器的话就用指针碰撞。
CAS创建对象：
其实可以看出来在retry的时候，也就是创建对象不是线程安全的，会出现给一个对象分配内存的指针还没有移动的时候，高并发情况下，另一对象又来操作对象的创建，这时候就会出现问题了。
JVM有两种解决的方式：
一种就是Atomic::cmpxchg_ptr，通过CAS，不断重试来保证原子性；
另一种，就是判断偏向锁情况下，根据不同线程的“tlab：本地线程分配缓冲区”，分配不同的区域。（那么上边的，根据偏向锁使用不同的分配方式也就理解是什么意思了）
如此这些操作完成之后，jvm的对象创建分配过程即可完成。
而在java层面，如果看过classfile的话，就能看的出来，调用java初始化方法，完成java层面的初始化。