对象创建及其内存布局
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以HotSpot虚拟机为例，对象创建过程如下：
① 虚拟机遇到一条new指令时，首先会去检查这个指令能否在常量池中定位到一个类的符号引用，并检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。如果没有，则必须先执行相应的类加载过程；
② 类检查通过之后，虚拟机将为对象分配内存。对象所需要的内存大小在类加载完成之后便可完全确定，然后从Java堆中划分出一块确定大小的内存。在划分内存时，一般考虑两点问题：
- 内存分配方式：
存在两种分配方式，一种为“指针碰撞”，一种为“空闲列表”。“指针碰撞”适用于Java堆中内存绝对的规整。它将Java堆内存划分为两部分，一部分为使用过的，一部分为空闲的内存，中间放着一个指针作为分界点的指示器，所分配的内存就仅仅是把那个指针向空闲那边挪动一段与对象大小相等的距离。“空闲列表”适用于Java堆中的内存不是规整的，已经使用的内存和空闲的内存相互交错，这时虚拟机就必须维护一个列表，记录上那些内存块是可用的，在分配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例，并更新列表上的记录。两种分配方式的选择是由Java堆内存是否规整决定的，而堆内存是否规整是由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能所决定的。因此在使用Serial、ParNew等带Compact过程的收集器时，系统采用的是指针碰撞。而使用CMS这种基于Mark-Sweep算法的收集器，通常采用的空闲列表法。
- 线程安全：
对象创建在虚拟机中是非常频繁的行为，即使仅仅修改一个指针的指向位置，在并发情况下也并不是线程安全的，可能出现正在给对象A分配内存，指针还没来得及修改，对象B又同时来分配内存的情况。解决这种问题有两种方案:
第一种：对分配内存空间的动作进行同步处理———实际上虚拟机采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性；
第二种：把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间进行，即每个线程在Java堆中预先分配一小块内存，称为本地线程分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。哪个线程要分配内存，就在哪个线程的TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB时，才需要同步锁定。虚拟机是否使用了TLAB，可以通过-XX：+/-UseTLAB参数来设定。
③ 内存分配完成之后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值（不包含对象头），如果使用了TLAB，这一工作就在TLAB分配时进行。这一步操作保证了对象的实例字段在Java代码中可以不赋初值就直接使用，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。
④ 接下来，虚拟机要对对象进行必要的设置。例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。这些信息存放在对象的对象头（Object Header）之中。根据虚拟机当前的运行状态的不同，如是否启用偏向锁等，对象头会有不同的设置方式。
⑤ 以上工作完成以后，从虚拟机层面上讲，对象的创建过程已经完成，但从Java程序的角度来讲，对象的创建才刚刚开始——<init>方法还没执行，所有的字段都还为零。所以一般来说（由字节码中是否跟随invokespecial指令所决定），执行new指令之后会接着执行<init>方法，把对象按照程序员的意愿进行初始化，这样一个真正的对象才算完全的产生出来。
整体流程图如下：
对象内存布局：
对象的内存布局分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。整体布局如下（若为数组对象需添加数组长度）：
1. 对象头
对象头包括两部分信息，第一部分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、偏向锁ID、偏向时间戳等。这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机中分别为32bit和64bit，官方称之为“Mark Word”。对象需要存储的运行数据很多，其实已经超过了32位、64位Bitmap结果所能记录的限度，但是对象头信息是与对象自身定义的数据无关的额外存储成本，考虑到虚拟机的空间效率，Mark Word被设计成了一个非固定的数据结构以便在极小的空间存储尽量多的信息，它会根据对象的状态复用自己的存储空间。例如在32位HotSpot虚拟机中，如果对象处于未被锁定的状态下，那么Mark Word 的32bit空间中的25bit用于存储对象的哈希码，4bit用于存储对象粉黛年龄。2bit用于存储锁标志位，1bit固定为0，如下表所示：
第二部分是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。在32位系统下，存放Class指针的空间大小是4字节，Mark Word空间大小也为4字节，因此对象头的大小位8字节，如果数组需要再加4字节表示数组的长度，如下表所示：
在64位系统及64位JVM下，开启指针压缩，那么头部存放Class指针的空间大小还是4字节，而Mark Word区域会变大，变成8个字节，也就是头部最少位12个字节，如下表所示：
开启压缩指针使用算法开销带来内存节约，Java对象都是以8字节对齐的，也就是以8字节位内存访问的基本单位，那么在地理处理上，就有3个位是空闲的，这3个位的指针原来最多之只能寻址4GB，但加上3个位的8中内部运算，就可以编出32GB的寻址。 如果对象是一个Java数组，那么对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据，因为虚拟机可以通过普通Java对象的元数据信息确定Java对象的大小，但是从数组的元数据中却无法确定数组的大小。
2. 实例数据
实例数据区是对象真正存储的有效信息，也是程序代码中所定义的各种类型的字段内容。无论是从父类继承下来的还是在子类中定义的，都需要记录起来。这部分的存储参数会受到虚拟机分配策略参数（FieldsAllocationStyle）和字段在Java源码中定义顺序有影响。HotSpot虚拟机默认的分配策略问题为longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops（Ordinary Object Pointers），从分配策略可以看出，相同宽度的字段总是分配到一起。在满足条件这个前提条件的情况下，在父类中定义的变量会出现在子类之前。如果CompactFields参数值为true（默认为true），那么子类之中较窄的变量也可能会插入到父类变量的空隙之中。
3. 对齐填充
对齐填充并不是必然存在的，也没有什么特别的含义，它仅仅起着占位符的作用。由于HotSpot VM的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，换句话说，就是对象的大小必须是8字节的整数倍。而对象头部分正好是8字节的倍数（1倍或者2倍），因此，当对象实例数据部分没有对齐时，就通过对齐填充来补全。