图解JAVA对象的创建过程

前面几篇博文分别介绍了JAVA的Class文件格式、JVM的类加载机制和JVM的内存模型，这里就索性把java对象的创建过程一并说完，这样java对象的整个创建过程就基本上说明白了(当然你要有基础才能真正看明白)。经常有人问我为什么这么喜欢钻研底层的东西，首先，因为我以前的做硬件的和嵌入式的，兴趣使然；其次，我个人感觉，如果不把上下打通，心里老是有一堵墙过不去，说白了，这是个人因素，与好坏无关（当然，经常有人说，懂底层原理是成为高手的必经之路）。

现在来说一下我当初学习JVM的原因，在学习JAVA之前，我只学过C/C++，当我接触JAVA之后，发现JAVA与C++之间有着巨大的差异，其中最困惑我的就是C++的继承和JAVA的继承实现原理是否一样(对象如何最终定位到字段，无论这个字段是自身的还是继承过来的)？多态的实现机制是否相同？等等。因为之前看过《深度探索C++对象模型》，对C++的对象模型略知一二(一直打算写一个C++对象模型的文章，苦于没时间，后面一定补上)，所以我感觉JVM可以解答我的疑惑。

关于对象的创建过程一般是从new指令(我说的是JVM的层面)开始的(具体请看图1)，JVM首先对符号引用进行解析，如果找不到对应的符号引用，那么这个类还没有被加载，因此JVM便会进行类加载过程（具体加载过程可参见我的另一篇博文）。符号引用解析完毕之后，JVM会为对象在堆中分配内存，HotSpot虚拟机实现的JAVA对象包括三个部分：对象头、实例字段和对齐填充字段（具体内容请看图2），其中要注意的是，实例字段包括自身定义的和从父类继承下来的（即使父类的实例字段被子类覆盖或者被private修饰，都照样为其分配内存）。相信很多人在刚接触面向对象语言时，总把继承看成简单的“复制”，这其实是完全错误的。JAVA中的继承仅仅是类之间的一种逻辑关系（具体如何保存记录这种逻辑关系，则设计到Class文件格式的知识，具体请看我的另一篇博文），唯有创建对象时的实例字段，可以简单的看成“复制”。

为对象分配完堆内存之后，JVM会将该内存（除了对象头区域）进行零值初始化，这也就解释了为什么JAVA的属性字段无需显示初始化就可以被使用，而方法的局部变量却必须要显示初始化后才可以访问。最后，JVM会调用对象的构造函数，当然，调用顺序会一直上溯到Object类。

至此，一个对象就被创建完毕，此时，一般会有一个引用指向这个对象。在JAVA中，存在两种数据类型，一种就是诸如int、double等基本类型，另一种就是引用类型，比如类、接口、内部类、枚举类、数组类型的引用等。引用的实现方式一般有两种，具体请看图3。此处说一句题外话，经常用人拿C++中的引用和JAVA的引用作对比，其实他们两个只是“名称”一样，本质并没什么关系，C++中的引用只是给现存变量起了一个别名(引用变量只是一个符号引用而已，编译器并不会给引用分配新的内存)，而JAVA中的引用变量却是真真正正的变量，具有自己的内存空间，只是不同的引用变量可以“指向”同一个对象而已。因此，如果要拿C++和JAVA引用对象的方式相对比，C++中的指针倒和JAVA中的引用如出一辙，毕竟，JAVA中的引用其实就是对指针的封装。

注：本文为原创博文，转载请注明出处。

图1  对象的创建过程

图2 对象的组成结构

图3  对象引用的两种实现方式