Java 中一句 new Object() 背后，JVM 做了类加载检查、内存分配、对象初始化等一系列动作。理解对象创建过程，有助于理解性能优化、锁、GC 和内存占用。

1. 对象创建过程

创建对象大致包括：

1. 类加载检查。
2. 分配内存。
3. 初始化零值。
4. 设置对象头。
5. 执行构造方法。

User user = new User();

这行代码不是简单分配一块内存，还要保证类已经加载并完成必要初始化。

2. 内存分配方式

常见分配方式：

• 指针碰撞。
• 空闲列表。

如果堆内存规整，JVM 只需要移动指针即可分配对象，这就是指针碰撞。

如果堆内存不规整，JVM 需要维护可用内存块列表，从列表中找合适空间。

垃圾回收器是否整理内存，会影响分配方式。

3. TLAB

TLAB（Thread Local Allocation Buffer）是线程本地分配缓冲区。

多线程同时在堆上分配对象会产生竞争。JVM 会给每个线程在 Eden 中分配一小块私有区域，对象优先在线程自己的 TLAB 中分配。

优点：

• 减少分配锁竞争。
• 提升小对象分配效率。

TLAB 分配失败后，可能走慢路径分配。

4. 对象内存布局

HotSpot 中普通对象内存布局通常包括：

• 对象头。
• 实例数据。
• 对齐填充。

数组对象还会包含数组长度。

对象 = 对象头 + 实例字段 + 对齐填充
数组 = 对象头 + 数组长度 + 数组元素 + 对齐填充

5. 对象头

对象头通常包含：

• Mark Word。
• Klass Pointer。

Mark Word 中可能存放：

• 哈希码。
• GC 年龄。
• 锁状态。
• 偏向线程信息。

Klass Pointer 指向类元数据，用于知道这个对象属于哪个类。

6. 压缩指针

64 位 JVM 中，对象引用默认可能使用压缩指针，以减少内存占用。

相关参数：

-XX:+UseCompressedOops
-XX:+UseCompressedClassPointers

压缩指针对大多数应用有利，可以降低对象引用和类指针占用。

7. 对象一定在堆上吗

从语义上看，对象分配在堆上。但经过 JIT 优化后，如果对象没有逃逸，可能被标量替换，甚至不真正分配对象。

例如：

public int sum() {
    Point p = new Point(1, 2);
    return p.x + p.y;
}

如果 p 没有逃逸出方法，JIT 可能把对象拆成两个局部变量。

8. 阶段小结

对象创建涉及类加载、内存分配、零值初始化、对象头设置和构造方法执行。对象布局中的对象头、实例数据、对齐填充会影响内存占用。理解 TLAB 和逃逸分析，有助于理解 JVM 为什么能高效分配大量短生命周期对象。

9. 对象创建详细流程图

执行 new 指令
  │
  ├─ 1. 检查类是否已加载
  │      └─ 未加载则触发类加载
  │
  ├─ 2. 计算对象所需内存大小
  │
  ├─ 3. 尝试在 TLAB 中分配
  │      ├─ 成功 -> 继续
  │      └─ 失败 -> 进入慢路径分配
  │
  ├─ 4. 初始化内存为零值
  │
  ├─ 5. 设置对象头
  │      ├─ Mark Word
  │      └─ Klass Pointer
  │
  ├─ 6. 执行 <init> 构造方法
  │
  └─ 7. 引用指向新对象

这里的“零值初始化”很关键，它保证 Java 字段即使没有显式赋值，也有确定默认值。

10. 对象布局示意

普通对象
┌─────────────────────┐
│ Mark Word            │  hash、GC 年龄、锁状态等
├─────────────────────┤
│ Klass Pointer        │  指向类元数据
├─────────────────────┤
│ 实例字段              │  int、long、引用字段等
├─────────────────────┤
│ 对齐填充              │  对齐到对象粒度
└─────────────────────┘

数组对象
┌─────────────────────┐
│ Mark Word            │
├─────────────────────┤
│ Klass Pointer        │
├─────────────────────┤
│ Array Length         │
├─────────────────────┤
│ 数组元素              │
├─────────────────────┤
│ 对齐填充              │
└─────────────────────┘

对象对齐意味着一个对象的实际占用可能大于字段大小之和。

11. 字段排列和内存占用

JVM 可能对字段布局做优化，以减少对齐填充。但开发中仍要知道：

• long、double 通常占 8 字节。
• 引用在开启压缩指针时通常占 4 字节。
• 对象头本身有固定开销。
• 大量小对象的对象头开销非常可观。

例如一个只包含一个 boolean 字段的对象，也不可能只占 1 字节。

12. 开发中常见问题

12.1 为什么大量小对象也会占很多内存

每个对象都有对象头和对齐填充。大量小对象的元数据开销可能超过字段本身。

优化方向：

• 使用基本类型数组。
• 合并对象。
• 避免过度拆分模型。
• 使用对象池要谨慎，现代 GC 对短命对象很擅长。

12.2 为什么 new 对象很快

大多数对象在 TLAB 中分配，通常只是移动指针，成本很低。真正昂贵的往往不是 new 本身，而是对象逃逸、长期存活、GC 压力和缓存未命中。

专家速查表

组成部分	内容	优化关注点
对象头 Mark Word	hash、锁状态、GC 年龄等	锁优化和对象状态
类型指针	指向 Klass 元数据	压缩类指针影响大小
实例数据	对象字段值	字段类型和排列影响占用
对齐填充	8 字节对齐补齐	小对象数量多时影响明显
引用字段	指向其他对象	对象图深度影响 GC

对象大小不是字段大小简单相加，还受到对象头、引用压缩、字段排列和对齐影响。大量小对象场景中，减少对象数量往往比微调字段更有效。

13. Tips 快问快答

Q：对象头里一定有 hashCode 吗？

A：对象头 Mark Word 可以存 hashCode，但通常在真正调用 hashCode() 后才需要保存相关信息。

Q：数组对象为什么比普通对象多一块长度信息？

A：JVM 需要知道数组长度以支持边界检查和 array.length。

Q：开启压缩指针有什么好处？

A：减少引用字段占用，降低堆内存压力，提高缓存友好性。

Q：对象分配失败一定立刻 OOM 吗？

A：不一定。JVM 可能先触发 GC，GC 后仍无法分配才可能 OOM。