当前位置：首页 > news >正文

JVM 底层探秘：对象创建的详细流程、内存分配机制解析以及线程安全保障策略

news 来源：原创 2025/9/22 18:03:00

当Java虚拟机遇到一条 new指令时，会执行以下步骤来创建对象：
在这里插入图片描述

1. 类加载检查

首先检查new指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用，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，必须先执行相应的类加载过程。

内存分配有两种方式：

如果Java堆内存是规整的，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)。
在这里插入图片描述

如果Java堆内存不规整，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）。

内存是否规整取决于垃圾收集器是否带有压缩整理功能。例如，Serial和ParNew等带有Compact过程的收集器采用“指针碰撞”，而CMS这种基于Mark-Sweep算法的收集器通常采用“空闲列表”。

除了分配方式外，由于对象创建在虚拟机中是一个非常频繁的行为，此时需要保证在并发环境下的线程安全：如果一个线程给对象 A 分配了内存空间，但指针还没来得及修改，此时就可能出现另外一个线程使用原来的指针来给对象 B 分配内存空间的情况。想要解决这个问题有两个方案：

CAS操作的基本逻辑是：
（1）比较某个变量的当前值是否等于预期值。
（2）如果相等，则将该变量更新为新值。
（3）如果不相等，则返回当前值，调用方可以选择重

方式二：每个线程在Java堆中预先分配一小块内存，称为本地线程分配缓冲（Thread Local AllocationBuffer，TLAB），哪个线程要分配内存，就在哪个线程的本地缓冲区中分配，TLAB是线程私有的内存缓冲区，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。

分配内存后，虚拟机会将分配到的内存空间初始化为零值，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。

设置对象头信息，包括对象的类元数据指针、哈希码、GC分代年龄等。

在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，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。

在这里插入图片描述