java new 關鍵字到底做了什麽？
文章轉載自：http://m.blog.csdn.NET/article/details?id=52235915
一、關鍵字new概述
"new"可以說是Java開發者最常用的關鍵字，我們使用new創建對象，使用new並通過類加載器來實例化任何我們需要的東西，但你是否深入了解過new在編譯的瞬間都做了什麽？
在Java中使用new關鍵字創建對象變得很容易了，事實上，對這些事情你是不需要考慮的。需要訪問一個文件嗎？只需要創建一個新的File實例：new File(“jdbc.properties”)，對於大多數Java開發人員而言，這就是他們需要知道的一切，是不是很簡單呢？！但當你使用了多個類加載器時，問題就不一樣了。
下面是對Oracle官網文章的翻譯：http://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/objectcreation.html
我們都知道，一個類為對象提供了藍圖，你從一個類創建一個對象。以下語句從createobjectdemo程序創建一個對象並將其賦值給一個引用變量：
Point originOne = new Point(23, 94);
Rectangle rectOne = new Rectangle(originOne, 100, 200);
Rectangle rectTwo = new Rectangle(50, 100);
第一行創建了一個 Point 類的對象，第二個和第三個線創建一個Rectangle 矩形類的對象。
這些陳述中的每一個都有三個部分（詳細討論）：
聲明Declaration：粗體代碼是將變量名稱與對象類型關聯的變量聲明。
實例化Instantiating ：new關鍵字是一個java運算符，它用來創建對象。
初始化Initialization：new運算符，隨後調用構造函數，初始化新創建的對象。
聲明一個變量來指向一個對象，即引用
在此之前，你知道，要聲明一個變量，你需要寫：
type name;
這將告訴編譯器你將使用name引用一個type類型的對象。用一個原始變量，這個聲明也保留了適當的內存量的變量。
你也可以在自己的行上聲明一個引用變量。例如:
Point originone；
如果你只是聲明一個像originone這樣的引用變量，其價值將待定，直到有一個對象真正被創造和分配給它。只是簡單地聲明一個引用變量而並沒有創建一個對象。對於這樣，你需要使用new運算符。在你的代碼中使用它之前，你必須指定一個對象給originone。否則，你會得到一個編譯器錯誤-----空指針異常。
處於這種狀態的變量，目前沒有引用任何的對象，可以說明如下（變量名，originone，一個引用沒指向任何對象）。
實例化一個類對象
new運算符實例化一個類對象，通過給這個對象分配內存並返回一個指向該內存的引用。new運算符也調用了對象的構造函數。
註意：“實例化一個類的對象”的意思就是“創建對象”。創建對象時，你正在創造一個類的“實例”，因而“實例化”一個類的對象。
new運算符需要一個單一的，後綴參數，需要調用構造函數。構造函數的名稱提供了需要實例化類的名稱。
new運算符返回它所創建的對象的引用。此引用通常被分配給一個合適的類型的變量，如：Point originone =new Point（23，94）；
由new運算符返回的引用可以不需要被賦值給變量。它也可以直接使用在一個表達式中。例如: int height = new Rectangle().height;
初始化一個類對象
這是Point類的代碼
public class Point {
public int x = 0;
public int y = 0;
//constructor
public Point(int a, int b) {
x = a;
y = b;
}
}
這個類包含一個單一的構造函數。你可以識別一個構造函數，因為它的聲明使用與類具有相同的名稱，它沒有返回類型。在Point類構造函數的參數是兩個整數參數，如代碼聲明（int a，int b）。下面的語句提供了94和23作為這些參數的值：
Point originOne = new Point(23, 94); //結果可描述為下圖
這是Rectangle類，包含4個版本的構造方法
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;
}
}
每個構造函數都允許你為矩形的起始值、寬度和高度提供初始值，同時使用原始類型和引用類型。如果一個類有多個構造函數，它們必須有不同的簽名。java編譯器區分構造函數基於參數的數量和類型。當java編譯器遇到下面的代碼，它知道在矩形類，需要一點爭論，後面跟著兩個整數參數調用構造函數：
Rectangle rectOne = new Rectangle(originOne, 100, 200);
結果可描述為下圖：
總結：
1.Java關鍵字new是一個運算符。與+、-、*、/等運算符具有相同或類似的優先級。
2.創建一個Java對象需要三部：聲明引用變量、實例化、初始化對象實例。
3.實例化：就是“創建一個Java對象”-----分配內存並返回指向該內存的引用。
4.初始化：就是調用構造方法，對類的實例數據賦初值。
5.Java對象內存布局：包括對象頭和實例數據。如下圖：
對象頭：它主要包括對象自身的運行行元數據，比如哈希碼、GC分代年齡、鎖狀態標誌等；同時還包含一個類型指針，指向類元數據，表明該對象所屬的類型。
實例數據：它是對象真正存儲的有效信息，包括程序代碼中定義的各種類型的字段（包括從父類繼承下來的和本身擁有的字段）。
在hotSpot虛擬機中，對象在內存中的布局可以分成對象頭、實例數據、對齊填充三部分。對齊填充：它不是必要存在的，僅僅起著占位符的作用。
6.Object obj = new Object();
那“Object obj”這部分的語義將會反映到Java棧的本地變量表中，作為一個reference類型數據出現。而“new Object()”這部分的語義將會反映到Java堆中，形成一塊存儲了Object類型所有實例數據值（Instance Data，對象中各個實例字段的數據）的結構化內存，根據具體類型以及虛擬機實現的對象內存布局（Object Memory Layout）的不同，這塊內存的長度是不固定的。另外，在Java堆中還必須包含能查找到此對象類型數據（如對象類型、父類、實現的接口、方法等）的地址信息，這些類型數據則存儲在方法區中。
二、內存分配原理
內存分配，在哪分配？-------盡管Java對象的內存分配可以使用逃逸分析技術和棧外分配，但不可否認這僅僅是為了降低GC回收頻率以及提升GC回收效率的一種輔助手段，所以Java堆區仍然是分配/存儲對象實例的主要區域，這一點毋庸置疑。參閱http://blog.csdn.net/ljheee/article/details/52226368。
參考《Java虛擬機規範（第7版）》的描述，JVM包含三種引用類型，分別是類型 (class type)，數組類型(array type)和接口類型(interface type)，這些引用類型的值則分別 由類實例、數組實例以及實現了某個接口的派生類實例負責動態創建，那麽JVM中究 竟是如何為這些類型創建對應的對象實例呢？-------------如果是在Java語法層面上創建 一個對象，無非就是使用一個簡單的new關鍵字即可，但是在JVM中就沒有那麽簡 單了，其實牽扯到細節的實現相當復雜，而且過程繁多。簡單地說，當Java語法層面 使用new關鍵字創建一個Java對象時，JVM首先會檢查這個new指令的參數能否在常 量池中定位到一個類的符號引用，然後檢查與這個符號引用相對應的類是否已經成功經 歷加載、解析和初始化等步驟，當類完成裝載步驟之後，就已經完全確定出創建對象實 例時所需的內存空間大小，接下來JVM將會對其進行內存分配，以存儲所生成的對象 實例。如下圖所示：
為新對象分配內存是一件非常嚴謹和復雜的任務，JVM的設計者們不僅需要考慮內存如何分配、在哪分配等問題，並且由於內存分配算法與內存回收算法密切相關，所以還要考慮GC執行完內存回收後是否會在內存空間中產生內部碎片。如果內存空間以規整和有序的的方式分布，當為新對象分配內存時，只需要修改指針的偏移量將新對象分配在第一個空閑內存位置上，這種分配方式就叫做指針碰撞（Bump the Pointer）,反之則只能使用空閑列表（Free List）執行內存分配。
基於分代的概念，Java堆區如果進一步細分的話，還可分為：新生代 ( Young )和老年代 ( Old )；這也就是JVM采用的“分代思想”，簡單說，就是針對不同特征的java對象采用不同的策略實施存放和回收，所用分配機制和回收算法就不一樣。新生代 ( Young ) 又被劃分為三個區域：Eden、From Survivor、To Survivor。（《Java虛擬機精講》(高翔龍...)）
分代收集算法：采用不同算法處理[存放和回收]Java瞬時對象和長久對象。大部分Java對象都是瞬時對象，朝生夕滅，存活很短暫，通常存放在Young新生代，采用復制算法對新生代進行垃圾回收。老年代對象的生命周期一般都比較長，極端情況下會和JVM生命周期保持一致；通常采用標記-壓縮算法對老年代進行垃圾回收。
這樣劃分的目的是為了使 JVM 能夠更好的管理堆內存中的對象，包括內存的分配以及回收。那麽Java堆區被細分成這麽多區域，對象實例究竟是存儲在堆區中的那一個區域下呢？在JVM運行數據區中，堆區和方法區是線程共享的數據區，任何線程都可以訪問到這兩個區域中的共享數據，由於對象實例的創建在JVM中非常頻繁，因此在並發環境下從堆中劃分內存空間是非線程安全的，所以務必需要保證數據操作的原子性。基於線程安全的考慮，如果一個類在分配內存之前成功完成的類加載，JVM會優先選擇在TLAB（Thread Local Allocation Buffer，本地線程分配緩存區）中為對象實例分配內存空間，TLAB在Java堆中是一塊線程私有數據區，它包含在Eden空間內，除了可以避免一系列的非線程安全問題外，同時還能提高內存分配的吞吐量，因此我們可以將這種內存分配方式稱之為快速分配策略。
當為對象成功分配好所需的內存空間（實例化）後，JVM接下來要做的任務就是-------初始化對象實例。JVM首先會對分配好的內存空間進行零值初始化，這一步操作確保了對象的實例字段在Java代碼中可以不用賦初值就能夠直接使用，程序能夠訪問到這些字段的數據類型所對應的零值。
對分配後的內存空間進行零值初始化後，JVM就會初始化對象頭和實例數據。最後將對象引入棧後，再更新PC寄存器中的字節碼指令地址。經過這一系列的操作步驟之後每一個Java對象實例才算是真正的創建成功。
總結：
1.在Java語法層面上創建一個對象，使用一個簡單的new關鍵字即可，但是在JVM中細節的實現相當復雜，而且過程繁多。
2.當Java語法層面使用new關鍵字創建一個Java對象時，JVM首先會檢查相對應的類是否已經成功經歷加載、解析和初始化等步驟；當類完成裝載步驟之後，就已經完全確定出創建對象實例時所需的內存空間大小，才能對其進行內存分配，以存儲所生成的對象實例。
3.實例化之後，進行初始化（初始化對象頭和實例數據）。
4.內存分配方式有：指針碰撞（Bump the Pointer）、快速分配策略、空閑列表（Free List）。
5.在並發環境下從堆中劃分內存空間是非線程安全的，new運算符具有-------數據操作的原子性；也就是說創建一個Java對象分配內存，要麽所有步驟都成功，返回對象的引用，要麽回歸到創建之前的內存狀態，返回為NULL。
6.通過new創建一個Java對象，如果成功則返回這個對象的引用，開發者不可直接操作對象實例，需要通過這個引用“牽引”。
看完這篇文章，相信你對Java關鍵字new及Java對象的完整創建過程有了更深的認識，就不會只停留在new一個對象就完了。（參閱《Java虛擬機精講》(高翔龍...)）
java new 關鍵字到底做了什麽？