Java中对象的创建是日常开发中最常见的操作之一,我们通常使用new关键字触发对象实例化,但整个流程远不止调用构造方法这么简单,涉及类加载、内存分配、属性初始化等多个环节。

Java对象创建的完整流程
1. 类加载检查
当虚拟机遇到new指令时,首先会去常量池中定位对应类的符号引用,然后检查这个符号引用代表的类是否已经被加载、解析和初始化过。如果没有,就需要先执行类的加载过程,确保要创建的对象所属的类已经在内存中可用。
2. 分配内存
类加载检查通过后,虚拟机需要为新生对象分配内存。对象所需的内存大小在类加载完成后就可以完全确定,分配方式有指针碰撞和空闲列表两种:如果堆内存是规整的,用过的内存在一边,空闲的内存在另一边,中间放着一个指针作为分界点,分配内存就把指针向空闲方向挪动一段与对象大小相等的距离,这就是指针碰撞;如果堆内存不规整,虚拟机就需要维护一个列表记录哪些内存块是可用的,分配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给对象,这就是空闲列表。
3. 初始化零值
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,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零值,比如int类型默认是0,引用类型默认是null。
4. 设置对象头
接下来虚拟机需要对对象进行必要的设置,比如这个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,这些信息都存放在对象的对象头中。
5. 执行构造方法
上面的步骤完成之后,从虚拟机的视角来看,一个新的对象已经产生了,但从Java程序的视角来看,对象创建才刚刚开始,因为<init>()方法还没有执行,所有的字段都还为零值。接下来会执行构造方法,按照开发者的代码逻辑对对象进行初始化,给实例字段赋上我们定义的值,至此一个真正可用的对象才算完全创建完成。
代码示例演示对象创建过程
我们可以通过一个简单的类来观察对象创建时的初始化顺序,代码如下:
public class User {
// 实例字段定义
private String name;
private int age;
// 静态代码块
static {
System.out.println("User类静态代码块执行");
}
// 实例代码块
{
System.out.println("User实例代码块执行");
age = 18;
}
// 无参构造方法
public User() {
System.out.println("User无参构造方法执行");
this.name = "默认用户";
}
// 有参构造方法
public User(String name, int age) {
System.out.println("User有参构造方法执行");
this.name = name;
this.age = age;
}
// 获取字段的方法
public String getName() {
return name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println("开始创建第一个User对象");
User user1 = new User();
System.out.println("user1的name:" + user1.getName() + ",age:" + user1.getAge());
System.out.println("开始创建第二个User对象");
User user2 = new User("张三", 20);
System.out.println("user2的name:" + user2.getName() + ",age:" + user2.getAge());
}
}
运行上面的代码,输出结果如下:
User类静态代码块执行 开始创建第一个User对象 User实例代码块执行 User无参构造方法执行 user1的name:默认用户,age:18 开始创建第二个User对象 User实例代码块执行 User有参构造方法执行 user2的name:张三,age:20
从输出结果可以验证,类加载时静态代码块只会执行一次,每次创建对象时都会先执行实例代码块,再执行对应的构造方法,构造方法中的逻辑会覆盖实例代码块中设置的初始值。
对象创建的注意事项
- 如果类没有进行加载,创建对象时会先触发类的加载过程,类加载是线程安全的,虚拟机会保证类加载过程的同步。
- 内存分配阶段需要考虑并发问题,虚拟机一般采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性,或者把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行。
- 构造方法可以重载,创建对象时根据传入的参数匹配对应的构造方法,如果没有定义构造方法,编译器会默认生成一个无参构造方法,如果定义了构造方法,默认的无参构造方法就不会再生成。
对象创建完成后,我们在程序中使用的对象引用实际上是指向堆内存中对象实例的地址,通过这个引用可以访问对象的实例字段和方法。