这篇文章咱们一起来学习几个问题：
- 对象是如何创建的？
- 对象的内存如何布局的？
- 对象是如何访问的？
注：文中讨论的对象限于普通Java对象，不包括数组和Class对象等。
一、对象的创建
对象的创建过程（按顺序执行）:
- 检查常量池中是否能找到类的符号引用
- 没找到则加载类（有的话直接下一步）
- 虚拟机为新生对象分配内存
- 分配到的内存空间都要初始化为零值
- 设置对象的头信息
- 执行方法
- 将对象引用入栈
虚拟机为新生对象分配内存
对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定，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。
这里分配内存的方式分为两种：
- 指针碰撞（Bump the Pointer）
- 空闲列表（Free List）
指针碰撞：
假设Java堆中内存是绝对规整的，所有用过的内存都放在一边，空闲的内存放在另一边，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那边挪动一段与对象大小相等的距离。
空闲列表（Free List）：
如果Java堆中的内存并不是规整的，已使用的内存和空闲的内存相互交错，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。
除如何划分可用空间之外，还有另外一个需要考虑的问题是对象创建在虚拟机中是非常频繁的行为，即使是仅仅修改一个指针所指向的位置，在并发情况下也并不是线程安全的，可能出现正在给对象A分配内存，指针还没来得及修改，对象B又同时使用了原来的指针来分配内存的情况。
解决这个问题有两种方案：
- 对分配内存空间的动作进行同步处理（利用CAS机制）
- 本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）
对分配内存空间的动作进行同步处理（利用CAS机制）：
采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性，这是虚拟机默认的方式。
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，称为。哪个线程要分配内存，就在哪个线程的TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB时，才需要同步锁定。虚拟机是否使用TLAB，可以通过-XX:+/-UseTLAB参数来设定。
分配到的内存空间都要初始化为零值
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），**如果使用TLAB，这一工作过程也可以提前至TLAB分配时进行。**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。
设置对象的头信息
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的对象头（Object Header）之中。根据虚拟机当前的运行状态的不同，如是否启用偏向锁等，对象头会有不同的设置方式。
二、对象的内存布局
在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。
对象头（Header）
包括两部分信息：1、对象自身的运行时数据。2、类型指针。
1、对象自身的运行时数据：
如哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳
2、类型指针：即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。
注：如果对象是一个Java数组，那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据，因为虚拟机可以通过普通Java对象的元数据信息确定Java对象的大小，但是从数组的元数据中却无法确定数组的大小。
实例数据（Instance Data）
实例数据部分是对象真正存储的有效信息，即我们在程序代码里面所定义的各种类型的字段内容，无论是从父类继承下来的，还是在子类中定义的字段都必须记录起来。
虚拟机默认会按照字段的宽度倒序存放，字段宽相同的分配到一起存放。
对齐填充（Padding）
对齐填充不是必然存在的，仅仅起着占位符的作用。由于HotSpot虚拟机的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，换句话说就是任何对象的大小都必须是8字节的整数倍。对象头部分已经被精心设计成正好是8字节的倍数（1倍或者2倍），因此，如果对象实例数据部分没有对齐的话，就需要通过对齐填充来补全。
三、对象的访问定位
Java程序会通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。主流的访问方式有两种：
句柄和直接指针。HotSpot主要使用直接指针的方式进行对象访问。
句柄
如果使用句柄访问的话，Java堆中将可能会划分出一块内存来作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自具体的地址信息，其结构如图2-2所示。
使用句柄来访问的最大好处就是reference中存储的是稳定句柄地址，在对象被移动（垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为）时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要被修改。
直接指针
如果使用直接指针访问的话，Java堆中对象的内存布局就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，reference中存储的直接就是对象地址，如果只是访问对象本身的话，就不需要多一次间接访问的开销，如图2-3所示。
使用直接指针来访问最大的好处就是速度更快，它节省了一次指针定位的时间开销，由于对象访问在Java中非常频繁，因此这类开销积少成多也是一项极为可观的执行成本。
