对象的创建

1. 检查类是否被加载

当jvm执行new 指令时, 会检查 指令的参数是否能再常量池中定位到类的符号引用。并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。如果没有，那必须先执行相应的类加载过程。

2. 分配内存

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

2.1 对象内存大小

对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定

2.2 分配方式

2.2.1 指针碰撞（Bump The Pointer）

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 The Pointer）。

2.2.2 空闲列表（Free List）

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）。

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空间压缩整理（Compact）的能力决定。

1. 因此，当使用Serial、ParNew等带压缩整理过程的收集器时，系统采用的分配算法是指针碰撞，既简单又高效；
2. 而当使用CMS这种基于清除（Sweep）算法的收集器时，理论上就只能采用较为复杂的空闲列表来分配内存。

2.3 分配内存的线程安全问题

2.3.1 cas失败重试

对分配内存空间的动作进行同步处理，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。

2.3.2 本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）

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，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。

可以通过-XX：+/-UseTLAB参数来设定 虚拟机是否使用TLAB。

3. 初始化内存为零值

将分配到的内存空间（但不包括对象头）都初始化为零值，如果使用了TLAB的话，这一项工作也可以提前至TLAB分配时顺便进行。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，使程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。

4. 设置对象头

把 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（实际上对象的哈希码会延后到真正调用Object::hashCode()方法时才计算）、对象的GC分代年龄、是否启用偏向锁 等信息 设置到 对象头（Object Header）。

5. 调用构造方法

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。

但是从Java程序的视角看来，对象创建才刚刚开始——构造函数，即Class文件中的<init>()方法还没有执行，所有的字段都为默认的零值。

一般来说（由字节码流中new指令后面是否跟随invokespecial指令所决定，Java编译器会在遇到new关键字的地方同时生成这两条字节码指令，但如果直接通过其他方式产生的则不一定如此），new指令之后会接着执行<init>()方法，按照程序员的意愿对对象进行初始化。这样一个真正可用的对象才算完全被构造出来。

new jvm字节码指令

invokespecial指令官网描述

### invokespecial

#### Operation
// 调用当前类和父类的初始胡实例方法
Invoke instance method; direct invocation of instance initialization methods and methods of the current class and its supertypes

HotSpot解释器 创造对象 代码片段

// 确保常量池中存放的是已解释的类
if (!constants->tag_at(index).is_unresolved_klass()) {
    // 断言确保是klassOop和instanceKlassOop（这部分下一节介绍）
    oop entry = (klassOop) *constants->obj_at_addr(index); 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();
    // 确保对象所属类型已经经过初始化阶段
    if ( ik->is_initialized() && ik->can_be_fastpath_allocated() ) {
        // 取对象长度
        size_t obj_size = ik->size_helper(); oop result = NULL;
        // 记录是否需要将对象所有字段置零值
        bool need_zero = !ZeroTLAB;
        // 是否在TLAB中分配对象
        if (UseTLAB) {
            result = (oop) THREAD->tlab().allocate(obj_size);
        } if (result == NULL) {
            need_zero = true;
            // 直接在eden中分配对象
            retry: HeapWord* compare_to = *Universe::heap()->top_addr();
            HeapWord* new_top = compare_to + obj_size;
            // cmpxchg是x86中的CAS指令，这里是一个C++方法，通过CAS方式分配空间，并发失败的 话，转到retry中重试直至成功分配为止
            if (new_top <= *Universe::heap()->end_addr()) {
                if (Atomic::cmpxchg_ptr(new_top, Universe::heap()->top_addr(), compare_to) != compare_to) {
                    goto retry;
                }
                result = (oop) compare_to;
            }
        }
        if (result != NULL) {
            // 如果需要，为对象初始化零值
            if (need_zero ) {
                HeapWord* to_zero = (HeapWord*) result + sizeof(oopDesc) / oopSize; 
                obj_size -= sizeof(oopDesc) / oopSize; 
                if (obj_size > 0 ) { 
                    memset(to_zero, 0, obj_size * HeapWordSize); 
                } 
            } 
            // 根据是否启用偏向锁，设置对象头信息 
            if (UseBiasedLocking) { 
                result->set_mark(ik->prototype_header()); 
            } else { 
                result->set_mark(markOopDesc::prototype());
            } 
            result->set_klass_gap(0); result->set_klass(k_entry); 
            // 将对象引用入栈，继续执行下一条指令 
            SET_STACK_OBJECT(result, 0); 
            UPDATE_PC_AND_TOS_AND_CONTINUE(3, 1); 
        } 
    } 
 }