Java----初始化对象

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-05-30 06:25 215阅读 0赞

这一篇主要分析一下当我们在程序里面new一个对象时发生了什么。

主要包括以下几个部分的内容：

*  初始化对象的过程
 *  初始化对象的几种方式

# 1.简述java内存分区 #

要说清楚new对象的过程，那么就需要知道Java的主要内存分区：  
**以下主要来自下面的链接，没有了之前的幽默感：（非常有趣的公众号，跟了很久了）**  
[码农翻身][Link 1]  
先看看class文件的存放：

![这里写图片描述][70]

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>名称</th> 
   <th align="center">表示</th> 
   <th align="right">作用</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>程序计数器（Program Count Register）</td> 
   <td align="center">程序寄存器</td> 
   <td align="right">JVM支持多个线程同时运行，当每一个新线程被创建时，它都将得到它自己的PC寄存器（程序计数器）。如果线程正在执行的是一个Java方法（非native），那么PC寄存器的值将总是指向下一条将被执行的指令，如果方法是 native的，程序计数器寄存器的值不会被定义。 JVM的程序计数器寄存器的宽度足够保证可以持有一个返回地址或者native的指针。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>栈（Stack）</td> 
   <td align="center">堆栈Stack</td> 
   <td align="right">JVM为每个新创建的线程都分配一个栈。也就是说,对于一个Java程序来说，它的运行就是通过对栈的操作来完成的。栈以帧为单位保存线程的状态。JVM对栈只进行两种操作：以帧为单位的压栈和出栈操作。我们知道,某个线程正在执行的方法称为此线程的当前方法。我们可能不知道，当前方法使用的帧称为当前帧。当线程激活一个Java方法，JVM就会在线程的Java堆栈里新压入一个帧，这个帧自然成为了当前帧。在此方法执行期间，这个帧将用来保存参数、局部变量、中间计算过程和其他数据。从Java的这种分配机制来看,堆栈又可以这样理解：栈(Stack)是操作系统在建立某个进程时或者线程(在支持多线程的操作系统中是线程)为这个线程建立的存储区域，该区域具有先进后出的特性。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>堆（Heap）</td> 
   <td align="center">Java堆（Java Heap）</td> 
   <td align="right">Java堆（Java Heap）是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域。在此区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都是在这里分配内存，但是这个对象的引用却是在栈（Stack）中分配。因此，执行String s = new String(“s”)时，需要从两个地方分配内存：在堆中为String对象分配内存，在栈中为引用（这个堆对象的内存地址，即指针）分配内存 .</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>方法区（MethodArea）</td> 
   <td align="center">MethodArea</td> 
   <td align="right">当虚拟机装载一个class文件时，它会从这个class文件包含的二进制数据中解析类型信息，然后把这些类型信息（包括类信息、常量、静态变量等）放到方法区中，该内存区域被所有线程共享，如下图所示。本地方法区存在一块特殊的内存区域，叫常量池（Constant Pool），这块内存将与String类型的分析密切相关</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>本地方法栈</td> 
   <td align="center">（Native Method Stacks）</td> 
   <td align="right">本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

下面是class文件的加载流程：

1.  首先存在一个class文件
2.  classloader初次找到这个class
3.  然后会读取class的头文件，包括以下几种数据  
    a. 0xCAFEBABE：判断是否为Java编译  
    b. 50 ， 0：判断版本号
4.  String, ArrayList分别有不同层次的loader加载,最顶层的叫Bootstrap Classloader , 下一次级叫Extension Classloader，最底层App Classloade
5.  接着class会被加载到方法区
6.  而堆中new出的该class类的对象来确认class是否被加载

![这里写图片描述][70 1]

8.而堆中new出的该class类的对象来确认class是否被加载  
每个class会有局部变量区，还有一个操作数栈,类似这样，虚拟机所有的操作其实都是对于栈的操作  
![这里写图片描述][70 2]  
9. 然后取出结果，重新放入变量区  
10. 而线程也不一定只有一个工作台，也可能有多个，但是只在最上面工作，这每个工作台叫栈帧，而多个工作台就是方法调用方法的结果  
![这里写图片描述][70 3]

//上面大概将整体的流程描述了一遍，下面具体对new方法的流程进行解释

# 2.初始化对象的过程 #

“new”可以说是Java开发者最常用的关键字，我们使用new创建对象，使用new并通过类加载器来实例化任何我们需要的东西。

我们都知道，一个类为对象提供了蓝图，你从一个类创建一个对象。以下语句从createobjectdemo程序创建一个对象并将其赋值给一个引用变量：

Point originOne = new Point(23, 94);
    Rectangle rectOne = new Rectangle(originOne, 100, 200);
    Rectangle rectTwo = new Rectangle(50, 100);

第一行创建了一个 Point 类的对象，第二个和第三个线创建一个Rectangle 矩形类的对象。

这些陈述中的每一个都有三个部分（详细讨论）：

*  声明 Declaration：粗体代码是将变量名称与对象类型关联的变量声明。
 *  实例化 Instantiating ：new关键字是一个java运算符，它用来创建对象。
 *  初始化 Initialization：new运算符，随后调用构造函数，初始化新创建的对象。

#### 1.声明一个变量来指向一个对象，即引用 ####

//首先我们要知道：  
**A a = new A();**  
其实可以看成两个部分

*  A a;  
    声明一个变量用来指向一个对象（声明一个引用）
 *  a = new A();  
    调用构造方法，完成对象的初始化操作。

这才是创建一个对象的完整流程。  
其中第二步完整流程为：

1.  分配根据是否有参数分配内存空间，存储到堆，然后将新创建对象的引用至于栈顶
2.  复制栈顶内容，此时栈顶有两个单元（复制的）都是新创建对象的引用
3.  调用初始化方法，此时一个栈顶的引用作为此方法的参数消耗，完成对象的创建
4.  将栈顶的对象的引用赋给局部变量  
    （3,4分别消耗了一个引用，及新创建对象与此相连，局部变量与该引用相连）  
    因为：  
    基本数据类型作为局部变量是放在栈中的，new出来的对象是放在堆中的，用static声明的变量是静态变量，静态变量和字符串常量是放在data segment中的。  
    **特别注意构造方法的几个要点：**
    
     *  构造方法没有返回值
     *  构造方法不是静态的
     *  父类的构造器调用子类的构造器有多态现象

在此之前，你知道，要声明一个变量，你需要写：

type name;

这将告诉编译器你将使用name引用一个type类型的对象。用一个原始变量，这个声明也保留了适当的内存量的变量。

你也可以在自己的行上声明一个引用变量。例如:

Point  originone；

如果你只是声明一个像originone这样的引用变量，其价值将待定，直到有一个对象真正被创造和分配给它。只是简单地声明一个引用变量而并没有创建一个对象。对于这样，你需要使用new运算符。在你的代码中使用它之前，你必须指定一个对象给originone。否则，你会得到一个编译器错误—–空指针异常。

#### 2.实例化一个类对象 ####

new运算符实例化一个类对象，通过给这个对象分配内存并返回一个指向该内存的引用。new运算符也调用了对象的构造函数。

注意：“实例化一个类的对象”的意思就是“创建对象”。创建对象时，你正在创造一个类的“实例”，因而“实例化”一个类的对象。

new运算符需要一个单一的，后缀参数，需要调用构造函数。构造函数的名称提供了需要实例化类的名称。

new运算符返回它所创建的对象的引用。此引用通常被分配给一个合适的类型的变量，如：  
**Point originone =new Point（23，94）；**

由new运算符返回的引用可以不需要被赋值给变量。它也可以直接使用在一个表达式中。例如:  
**int height = new Rectangle().height;**

#### 3.初始化一个类对象 ####

这是Point类的代码

public class Point {
        public int x = 0;
        public int y = 0;
        //constructor
        public Point(int a, int b) {
            x = a;
            y = b;
        }
    }

这个类包含一个单一的构造函数。你可以识别一个构造函数，因为它的声明使用与类具有相同的名称，它没有返回类型。在Point类构造函数的参数是两个整数参数，如代码声明（int a，int b）。下面的语句提供了94和23作为这些参数的值：

**Point originOne = new Point(23, 94); //结果可描述为下图**

![这里写图片描述][70 4]

这是Rectangle类，包含4个版本的构造方法

public class Rectangle {
        public int width = 0;
        public int height = 0;
        public Point origin;
        // four constructors
        public Rectangle() {
           origin = new Point(0, 0);
       }
        public Rectangle(Point p) {
            origin = p;
        }
        public Rectangle(int w, int h) {
            origin = new Point(0, 0);
            width = w;
            height = h;
        }
        public Rectangle(Point p, int w, int h) {
            origin = p;
            width = w;
            height = h;
        }
        // a method for moving the rectangle
        public void move(int x, int y) {
            origin.x = x;
            origin.y = y;
        }
        // a method for computing the area of the rectangle
        public int getArea() {
            return width * height;
        }
    }

每个构造函数都允许你为矩形的起始值、宽度和高度提供初始值，同时使用原始类型和引用类型。如果一个类有多个构造函数，它们必须有不同的签名。java编译器区分构造函数基于参数的数量和类型。当java编译器遇到下面的代码，它知道在矩形类，需要一点争论，后面跟着两个整数参数调用构造函数：

Rectangle rectOne = new Rectangle(originOne, 100, 200);

结果可描述为下图：  
![这里写图片描述][70 5]

1.  Java关键字new是一个运算符。与+、-、\*、/等运算符具有相同或类似的优先级。
2.  创建一个Java对象需要三部：声明引用变量、实例化、初始化对象实例。
3.  实例化：就是“创建一个Java对象”—–分配内存并返回指向该内存的引用。
4.  初始化：就是调用构造方法，对类的实例数据赋初值。
5.  Java对象内存布局：包括对象头和实例数据。  
    **对象头：**它主要包括对象自身的运行行元数据，比如哈希码、GC分代年龄、锁状态标志等；同时还包含一个类型指针，指向类元数据，表明该对象所属的类型。  
    **实例数据：**它是对象真正存储的有效信息，包括程序代码中定义的各种类型的字段（包括从父类继承下来的和本身拥有的字段）。  
    在hotSpot虚拟机中，对象在内存中的布局可以分成**对象头、实例数据、对齐填充**三部分。  
    **对齐填充：**它不是必要存在的，仅仅起着占位符的作用。
6.  Object obj = new Object();  
    那“Object obj”这部分的语义将会反映到Java栈的本地变量表中，作为一个reference类型数据出现。
    
    而“new Object()”这部分的语义将会反映到Java堆中，形成一块存储了Object类型所有实例数据值（Instance Data，对象中各个实例字段的数据）的结构化内存，根据具体类型以及虚拟机实现的对象内存布局（Object Memory Layout）的不同，这块内存的长度是不固定的。

另外，在Java堆中还必须包含能查找到此对象类型数据（如对象类型、父类、实现的接口、方法等）的地址信息，这些类型数据则存储在方法区中。

# 总结 #

文章基于转载和自我理解。写完还是感觉不是很透彻。

1.在Java语法层面上创建一个对象，使用一个简单的new关键字即可，但是在JVM中细节的实现相当复杂，而且过程繁多。

2.当Java语法层面使用new关键字创建一个Java对象时，JVM首先会检查相对应的类是否已经成功经历加载、解析和初始化等步骤；当类完成装载步骤之后，就已经完全确定出创建对象实例时所需的内存空间大小，才能对其进行内存分配，以存储所生成的对象实例。

3.实例化之后，进行初始化（初始化对象头和实例数据）。

4.内存分配方式有：指针碰撞（Bump the Pointer）、快速分配策略、空闲列表（Free List）。

5.在并发环境下从堆中划分内存空间是非线程安全的，new运算符具有——-数据操作的原子性；也就是说创建一个Java对象分配内存，要么所有步骤都成功，返回对象的引用，要么回归到创建之前的内存状态，返回为NULL。

6.通过new创建一个Java对象，如果成功则返回这个对象的引用，开发者不可直接操作对象实例，需要通过这个引用“牵引”。

主要转载自：  
[http://blog.csdn.net/ljheee/article/details/52235915][http_blog.csdn.net_ljheee_article_details_52235915]

参考：

[码农翻身，非常感谢][Link 1]

[Link 1]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAxOTc0NzExNg==&mid=2665514184&idx=1&sn=3ace64c3a9eba2adf1ef94406e2ebf2b&chksm=80d67c8bb7a1f59d556bd7478626a4674ff07021726f84b4681b41ad7c6dbb4cfcf687dcf00a&mpshare=1&scene=23&srcid=0130mAmUskWQGUmOo2nCGV30#rd
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[http_blog.csdn.net_ljheee_article_details_52235915]: http://blog.csdn.net/ljheee/article/details/52235915