歲月靜好的一行new Object()，其實(shí)是虛擬機(jī)在為你負(fù)重前行

在Java編程中，我們知道想要得到一個對象的方式很簡單：new Object()，但你知道這樣的歲月靜好，卻總有人（JVM）為我們負(fù)重前行。理解這個過程不僅有助于我們編寫更高效的代碼，也能在遇到內(nèi)存問題時快速定位原因。下面我們就來逐步了解Java對象在虛擬機(jī)（JVM）中創(chuàng)建的完整生命周期。

一、第一步：類加載檢查 ——"這件商品存在嗎？"

當(dāng) JVM 執(zhí)行到new Object()時，首先要確認(rèn)Object類是否已經(jīng)被加載到內(nèi)存中。這就像我們網(wǎng)購前要先確認(rèn)商品是否在倉庫中存在，JVM 的檢查邏輯可以分為三步：

類名驗(yàn)證：JVM 會從代碼中提取類名 "java.lang.Object"，檢查方法區(qū)（JVM 中存儲類信息的內(nèi)存區(qū)域）是否已經(jīng)存在該類的元數(shù)據(jù)（類似商品的說明書）。

對于Object類來說，由于它是 Java 的根類，在 JVM 啟動時就會被提前加載，所以這一步通常會直接跳過加載過程，僅做存在性檢查。但如果是自定義類（如new User()），則會完整執(zhí)行上述類加載流程。

// 第一次使用Object類時觸發(fā)加載Object obj1 = new Object(); // 第二次使用時類已加載，直接復(fù)用Object obj2 = new Object();

二、第二步：內(nèi)存分配 ——"給商品找個存放的貨架"

確認(rèn)類已加載后，JVM 需要為新創(chuàng)建的Object對象分配內(nèi)存。內(nèi)存大小在類加載階段就已確定（Object類的實(shí)例占用 16 字節(jié)，包括對象頭和實(shí)例數(shù)據(jù)），分配過程就像給商品找合適的貨架位置，有兩種常見方式：

1. 指針碰撞法：如果 JVM 的堆內(nèi)存是連續(xù)的（就像一排整齊的貨架），已使用內(nèi)存和空閑內(nèi)存之間有一個指針。分配內(nèi)存時，只需將指針向后移動與對象大小相等的距離（相當(dāng)于把貨架上的分隔板后移）。這種方式高效且無內(nèi)存碎片，但要求堆內(nèi)存必須是連續(xù)的，適合 Serial、ParNew 等收集器。

1. 空閑列表法：如果堆內(nèi)存中存在大量已使用和空閑的內(nèi)存塊（類似雜亂擺放的貨架），JVM 會維護(hù)一張 "空閑列表"，記錄所有可用內(nèi)存塊的位置和大小。分配時從列表中找到足夠大的內(nèi)存塊，劃分出對象所需空間后更新列表（相當(dāng)于從雜亂的貨架中找到合適空間放置新商品）。這種方式適合 CMS 等會產(chǎn)生內(nèi)存碎片的收集器。

在分配內(nèi)存時，JVM 還需要解決多線程并發(fā)問題 —— 避免兩個線程同時分配到同一塊內(nèi)存。就像超市結(jié)賬時需要排隊(duì)，JVM 通過兩種方式保證線程安全：要么對內(nèi)存分配過程加鎖（類似排隊(duì)結(jié)賬），要么為每個線程預(yù)先分配一小塊私有內(nèi)存（稱為 TLAB，類似專屬結(jié)賬通道），優(yōu)先在私有內(nèi)存中分配，減少鎖競爭。

三、第三步：內(nèi)存初始化 ——"給貨架做標(biāo)記"

內(nèi)存分配完成后，JVM 會將分配到的內(nèi)存空間（除對象頭外）全部初始化為零值（如 0、null、false）。這一步操作就像給新貨架貼上 "未使用" 的標(biāo)簽，確保對象的實(shí)例字段在沒有顯式賦值時，能有一個默認(rèn)的初始值。

以Object對象為例，由于它沒有自定義屬性，這一步會將 16 字節(jié)內(nèi)存中的實(shí)例數(shù)據(jù)部分全部設(shè)為零。如果是自定義類（如User類有age屬性），則會將age的內(nèi)存區(qū)域初始化為 0，避免出現(xiàn)隨機(jī)垃圾值。這也是為什么 Java 中局部變量必須顯式賦值，而類的成員變量可以直接使用的原因？ —— 成員變量的默認(rèn)值在這一步已經(jīng)由 JVM 初始化完成。

四、第四步：設(shè)置對象頭 ——"給商品貼標(biāo)簽"

內(nèi)存初始化后，JVM 需要給對象設(shè)置 "對象頭"（Object Header），這部分?jǐn)?shù)據(jù)相當(dāng)于商品的標(biāo)簽，記錄了對象的核心信息，主要包括：

1. 運(yùn)行時元數(shù)據(jù)：包含對象的哈希碼（相當(dāng)于商品的唯一編號）、GC 分代年齡（記錄對象存活時間，用于垃圾回收）、鎖狀態(tài)標(biāo)志（是否被線程鎖定）等。

1. 類型指針：指向?qū)ο笏鶎兕惖脑獢?shù)據(jù)在方法區(qū)的地址（相當(dāng)于商品標(biāo)簽上的 "所屬類別"，告訴 JVM 這個對象是Object類的實(shí)例）。
2. 
   

對于Object對象，其對象頭占用 12 字節(jié)（64 位 JVM 默認(rèn)配置），加上 4 字節(jié)的對齊填充（JVM 要求對象大小必須是 8 字節(jié)的整數(shù)倍），總共占用 16 字節(jié)內(nèi)存。

這就是為什么一個空的Object對象會占用 16 字節(jié)內(nèi)存? 

答： 對象頭和對齊填充已經(jīng)占滿了空間。

內(nèi)存布局示例：

[對象頭] [實(shí)例數(shù)據(jù)] [對齊填充]| 12字節(jié) |  0字節(jié)  |  4字節(jié)  |

對象頭變化：
對象頭信息會隨著對象狀態(tài)改變而改變：

五、第五步：執(zhí)行構(gòu)造方法 ——"給商品裝內(nèi)容"

完成對象頭設(shè)置后，JVM 會調(diào)用Object類的構(gòu)造方法（<init>()方法）。這一步是真正初始化對象的過程，相當(dāng)于給空貨架填充商品內(nèi)容。

Object類的構(gòu)造方法非常簡單，沒有實(shí)際邏輯（因?yàn)樗鼪]有需要初始化的屬性）。但如果是自定義類，比如User類的構(gòu)造方法需要給name和age賦值，那么 JVM 會在這里執(zhí)行相應(yīng)的賦值操作，將具體的值寫入對象的內(nèi)存空間。

需要注意的是，構(gòu)造方法的執(zhí)行是在類的初始化之后。如果父類還未初始化，JVM 會先觸發(fā)父類的初始化流程（比如User類繼承Person類，會先執(zhí)行Person的構(gòu)造方法），這就是 Java 中 "先有父后有子" 的繼承初始化規(guī)則。

六、第六步：棧幀引用指向?qū)ο?——"記下藥柜位置"

當(dāng)對象在堆內(nèi)存中創(chuàng)建完成后，JVM 會將對象的內(nèi)存地址賦值給棧中的引用變量。這就像我們在醫(yī)院取藥時，藥師會告訴我們 "藥品放在 3 號貨架第 2 層"，棧中的引用變量就記錄了對象在堆內(nèi)存中的具體位置。

例如執(zhí)行Object obj = new Object()時，"obj" 是棧中的引用變量，new Object()創(chuàng)建的對象在堆內(nèi)存中，執(zhí)行完這行代碼后，obj 會存儲該對象的內(nèi)存地址，后續(xù)通過obj.xxx調(diào)用方法時，JVM 就能通過這個地址找到堆中的對象。

七、第七步：對象可用 ——"商品上架待售"

經(jīng)過以上六步操作后，Object對象正式創(chuàng)建完成，進(jìn)入可用狀態(tài)。此時 JVM 會繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)代碼，對象可以被用來調(diào)用方法（如obj.toString()）、作為參數(shù)傳遞等。

當(dāng)這個對象不再被使用（即沒有任何引用指向它），就會被 JVM 的垃圾回收器標(biāo)記為 "可回收"，在合適的時機(jī)被清理出內(nèi)存，完成整個生命周期。