【JVM】底层实现（二）：创建一个对象的过程（转）

我不是女神ヾ 2022-10-30 12:26 137阅读 0赞

> 原文链接：[https://zhuanlan.zhihu.com/p/48165015][https_zhuanlan.zhihu.com_p_48165015]，本文做了简单排版。

定义两个简单的类AAA和BBB

![img][]

通过`javap -c AAA`查看编译之后的字节码，具体如下：

![img][img 1]  
**new 指令的实现过程**

Java 中的 new 关键字对应 jvm 中的 new 指令，定义在 InterpreterRuntime 类中

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkyNw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

> PS：其中 pool是 AAA 的 constant pool，此时 AAA 的 class 已经加载到虚拟机中，new 指令后面的`#2`表示BBB类全限定名的符号引用在constant pool的位置

### 1.pool->klass\_at ###

方法`pool->klass_at`负责返回 BBB 对应的 klassOop 对象，实现如下：

![img][img 2]  
如果常量池中指定位置（\#2）的数据已经是个 oop 类型，说明 BBB 的 class 已经被加载并解析过，则直接通过`(klassOop)entry.get_oop()`返回 klassOop；

否则表示第一次使用 BBB，需要解析 BBB 的符号引用，并加载 BBB 的 class 类，生成对应的 instanceKlass 对象，并更新 constant pool 中对应位置的符号引用；

### 2.klass->check\_valid\_for\_instantiation ###

`klass->check_valid_for_instantiation`可以防止抽象类被实例化；

### 3.klass->initialize ###

`klass->initialize` 只要是用来初始化 klass 对象，实现如下：

![img][img 3]

如果BBB的 instanceKlass 对象已经初始化完成，则直接返回；否则通过 `initialize_impl` 方法进行初始化，整个初始化算法分成11步，具体实现如下：

**step1**

通过 ObjectLocker 在初始化之前进行加锁，防止多个线程并发初始化。

![img][img 4]

**step2**

如果当前 instanceKlass 处于 being\_initialized 状态，且正在被其它线程初始化，则执行 `ol.waitUninterruptibly` 等待其他线程完成后通知。

![img][img 5]

**step3**

如果当前 instanceKlass 处于 being\_initialized 状态，且被当前线程初始化，则直接返回。  
![img][img 6]

其实对于这个step的处理我有疑问，什么情况会走到这一步？经过[RednaxelaFX大大][RednaxelaFX]提点，如下情况会执行step3：  
例如，A类有静态变量指向一个new B类实例，B类里又有静态变量指向new A类实例，这样外部用A时要初始化A类，初始化过程中又要触发B类初始化，B类初始化又再次触发A类初始化。

**step4**

如果当前 instanceKlass 处于 fully\_initialized 状态，说明已经初始化完成，则直接返回；

![img][img 7]

**step5**

如果当前 instanceKlass 处于 initialization\_error 状态，说明初始化失败了，抛出异常。  
![img][img 8]

**step6**

设置当前 instanceKlass 的状态为**being\_initialized**；设置初始化线程为当前线程。  
![img][img 9]  
如果当前 instanceKlass 不是接口类型，并且父类不为空，且还未初始化，则执行父类的初始化。  
![img][img 10]

**step8**

![img][img 11]

通过`this_oop->call_class_initializer`方法执行静态块代码，实现如下：

![img][img 12]

`this_oop->class_initializer()`可以获取静态代码块入口，最终通过`JavaCalls::call`执行代码块逻辑，再下一层就是具体操作系统的实现了。

**step9**

如果初始化过程没有异常，说明 instanceKlass 对象已经初始完成，则设置当前 instanceKlass 的状态为 **fully\_initialized**，最后通知其它线程初始化已经完成；否则执行step10 and 11。

![img][img 13]  
**step10 and 11**

如果初始化发生异常，则设置当前instanceKlass的状态为 **initialization\_error**，并通知其它线程初始化发生异常。  
![img][img 14]

### 4.klass->allocate\_instance ###

如果 instanceKlass 初始化完成，`klass->allocate_instance`会在堆内存创建 instanceOopDesc 对象，即类的实例化；

**instanceOopDesc**

当在Java中new一个对象时，本质是在堆内存创建一个instanceOopDesc对象。  
![img][img 15]

instanceOopDesc 在实现上继承自 oopDesc，其中oopDesc定义如下：

![img][img 16]

当然，这只是 oopDesc的部分实现，oopDesc包含两个数据成员：\_mark 和 \_metadata。

*  \_mark是markOop类型对象，用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等等，占用内存大小与虚拟机位长一致
 *  \_metadata是一个联合体，其中 wideKlassOop 和 narrowOop 都是指向 InstanceKlass 对象的指针，wide 版是普通指针，narrow版是压缩类指针（compressed Class pointer）

**instanceOopDesc对象的创建过程**

![img][img 17]

instanceOopDesc对象通过`instanceKlass::allocate_instance`进行创建，实现过程如下：

1）`has_finalizer`判断当前类是否包含不为空的finalize方法；  
2） `size_helper`确定创建当前对象需要分配多大内存；  
3）`CollectedHeap::obj_allocate`从堆中申请指定大小的内存，并创建instanceOopDesc对象，实现如下：  
![img][img 18]

4）如果当前类重写了 finalize 方法，且非空，需要把生成的对象封装成 Finalizer 对象并添加到 Finalizer 链表中，对象被 GC 时，如果是 Finalizer 对象，会将对象赋值到 pending 对象。Reference Handler线程会将 pending 对象 push 到 queue 中，Finalizer 线程poll 到对象，先删除掉 Finalize r链表中对应的对象，然后再执行对象的 finalize 方法

[https_zhuanlan.zhihu.com_p_48165015]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/48165015
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[RednaxelaFX]: https://link.jianshu.com/?t=https://www.zhihu.com/people/rednaxelafx/answers
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