对于 JVM 运行时区域有了一定了解以后，本文将更进一步介绍虚拟机内存中的数据的细节信息。以 JVM虚拟机( Hotspot)的内存区域 Java堆为例，探讨 Java堆是如何创建对象、如何布局对象以及如何访问对象的。
说到对象的创建，首先让我们看看 Java 中提供的几种对象创建方式：
下面举例说明五种方式的具体操作方式：
Employee.java
public class Employee implements Cloneable, Serializable { private static final long serialVersionUID = 1L; private String name; public Employee() {} public Employee(String name) { this.name = name; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } @Override public int hashCode() { final int prime = 31; int result = 1; result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode()); return result; } @Override public boolean equals(Object obj) { if (this == obj) return true; if (obj == null) return false; if (getClass() != obj.getClass()) return false; Employee other = (Employee) obj; if (name == null) { if (other.name != null) return false; } else if (!name.equals(other.name)) return false; return true; } @Override public String toString() { return "Employee [name=" + name + "]"; } @Override public Object clone() { Object obj = null; try { obj = super.clone(); } catch (CloneNotSupportedException e) { e.printStackTrace(); } return obj; }}1. new关键字这是最常见也是最简单的创建对象的方式了。通过这种方式，我们可以调用任意的构造函数(无参的和带参数的)。
Employee emp1 = new Employee();Employee emp2 = new Employee(name);2. Class类的newInstance方法
我们也可以使用 Class类的 newInstance方法创建对象。这个 newInstance方法调用无参的构造函数创建对象。
方式一
Employee emp2 = (Employee) Class.forName("org.ostenant.jvm.instance.Employee").newInstance();方式二
Employee emp2 = Employee.class.newInstance();3. Constructor类的newInstance方法
和 Class类的 newInstance方法很像， java.lang.reflect.Constructor类里也有一个 newInstance方法可以创建对象。我们可以通过这个 newInstance方法调用有参数的和私有的构造函数。其中， Constructor可以从对应的 Class类中获得。
Constructor<Employee> constructor = Employee.class.getConstructor();Employee emp3 = constructor.newInstance();
4. Clone方法这两种newInstance方法就是大家所说的反射。事实上Class的newInstance方法内部调用Constructor的newInstance方法。
无论何时我们调用一个对象的 clone方法， JVM都会创建一个新的对象，将前面对象的内容全部拷贝进去。用 clone方法创建对象并不会调用任何构造函数。
为了使用 clone方法，我们需要先实现 Cloneable接口并实现其定义的 clone方法。
Employee emp4 = (Employee) emp3.clone();5. 反序列化
当我们序列化和反序列化一个对象， JVM会给我们创建一个单独的对象。在反序列化时， JVM创建对象并不会调用任何构造函数。
为了反序列化一个对象，我们需要让我们的类实现 Serializable接口。
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(out);oos.writeObject(emp4);ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(oos.toByteArray());ObjectInputStream ois =new ObjectInputStream(in);Employee emp5 = (Employee) in.readObject();
本文以 new关键字为例，讲述 JVM堆中对象实例的创建过程如下：
当虚拟机遇到一条
new指令时，首先会检查这个指令的参数能否在常量池中定位一个符号引用。然后检查这个符号引用的类字节码对象是否加载、解析和初始化。如果没有，将执行对应的类加载过程。类加载 完成以后，虚拟机将会为新生对象分配内存区域，对象所需内存空间大小在类加载完成后就已确定。
内存分配 完成以后，虚拟机将分配到的内存空间都初始化为零值。
虚拟机对对象进行一系列的设置，如所属类的元信息、对象的哈希码、对象GC分带年龄 、线程持有的锁 、偏向线程ID 等信息。这些信息存储在对象头 (
ObjectHeader)。
上述工作完成以后，从虚拟机的角度来说，一个新的对象已经产生了。然而，从 Java程序的角度来说，对象创建才刚开始。
HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为三块区域：对象头（ Header）、实例数据（ InstanceData）和对齐填充（ Padding）。
在 HotSpot虚拟机中，对象头有两部分信息组成：运行时数据 和 类型指针。
1. 运行时数据用于存储对象自身运行时的数据，如哈希码（hashCode）、GC分带年龄、线程持有的锁、偏向线程ID 等信息。
这部分数据的长度在 32位和 64位的虚拟机（暂不考虑开启压缩指针的场景）中分别为 32个和 64个 Bit，官方称它为 “MarkWord”。
在32位的HotSpot虚拟机中对象未被锁定的状态下，Mark Word的32个Bit空间中的25Bit用于存储对象哈希码（HashCode），4Bit用于存储对象分代年龄，2Bits用于存储锁标志位，1Bit固定为0。
在其他状态（轻量级锁定、重量级锁定、GC标记、可偏向）下对象的存储内容如下表所示：
2. 类型指针指向实例对象的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。
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。
实例数据 部分是对象真正存储的有效信息，无论是从父类继承下来的还是该类自身的，都需要记录下来，而这部分的存储顺序受虚拟机的分配策略和定义的顺序的影响。
默认分配策略：
long/double -> int/float -> short/char -> byte/boolean -> reference
如果设置了 -XX:FieldsAllocationStyle=0（默认是 1），那么引用类型数据就会优先分配存储空间：
reference -> long/double -> int/float -> short/char -> byte/boolean
结论：
对齐填充分配策略总是按照字节大小由大到小的顺序排列，相同字节大小的放在一起。
HotSpot虚拟机要求每个对象的起始地址必须是 8字节的整数倍，也就是对象的大小必须是 8字节的整数倍。而对象头部分正好是 8字节的倍数（ 32位为 1倍， 64位为 2倍），因此，当对象实例数据部分没有对齐的时候，就需要通过对齐填充来补全。
Java程序需要通过 JVM 栈上的引用访问堆中的具体对象。对象的访问方式取决于 JVM 虚拟机的实现。目前主流的访问方式有 句柄 和 直接指针 两种方式。
1. 句柄指针： 指向对象，代表一个对象在内存中的起始地址。句柄： 可以理解为指向指针的指针，维护着对象的指针。句柄不直接指向对象，而是指向对象的指针（句柄不发生变化，指向固定内存地址），再由对象的指针指向对象的真实内存地址。
Java堆中划分出一块内存来作为句柄池，引用中存储对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与对象类型数据各自的具体地址信息，具体构造如下图所示：
优势：引用中存储的是稳定的句柄地址，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，而引用本身不需要修改。
2. 直接指针如果使用直接指针访问，引用 中存储的直接就是对象地址，那么 Java堆对象内部的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息。
优势：速度更快，节省了一次指针定位的时间开销。由于对象的访问在 Java中非常频繁，因此这类开销积少成多后也是非常可观的执行成本。
周志明，深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践，机械工业出版社
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