【JVM】底层实现二：创建一个对象的过程

定义两个简单的类AAA和BBB

通过javap -c AAA查看编译之后的字节码，具体如下：

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

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：

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：

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。

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。

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。

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；

step5

如果当前 instanceKlass 处于 initialization_error 状态，说明初始化失败了，抛出异常。

step6

设置当前 instanceKlass 的状态为being_initialized；设置初始化线程为当前线程。

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。

step8

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

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。

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。

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。

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

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

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：

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