引言

大家好，我是你們的老朋友小米，一個每天都在代碼與咖啡之間切換狀態的 31 歲程序員。

今天這篇文章，我想帶你一起走進 Java 世界中一個特別“魔幻”的角落——對象創建。

這個話題你肯定不陌生，對吧？我們平時寫代碼：

就這一句，貌似平平無奇，但你有沒有想過，JVM 背后都悄咪咪做了些什么？對象是怎么一步一步，從“無中生有”被變出來的？HotSpot 是怎么分配內存、初始化、搞定 header 的？

今天，小米就帶你走進 HotSpot 的幕后舞臺，一探對象創建的秘密。

一切從 new 開始，但 new 只是個“開關”

那天我正和同事阿剛喝著下午茶，聊著最近項目優化的事，他突然拋來一句：

“你知道 JVM 是怎么創建一個 Java 對象的嗎？”

當時我一愣，心里想著不就 new 一下嘛，還能有啥。

但等他掏出一張紙開始畫圖的時候，我才知道，我懂得還遠遠不夠。

其實當我們寫下 new User() 這句代碼時，Java 編譯器做的只是把它編譯成了一條字節碼指令：new。

而真正的魔術，是在 HotSpot 虛擬機執行字節碼時才開始的。

這就好比你按下了電梯按鈕，電梯是不是真的來，還得看調度系統是不是給你安排得當。

HotSpot對象創建的五個階段，就像造房子

阿剛給我講了一個特別形象的比喻，他說 JVM 創建對象就像造房子，大致可以拆解為這五個步驟：

• 類加載檢查（確定圖紙是否有）
• 內存分配（拿地皮）
• 內存初始化（打地基）
• 設置對象頭（裝修主體）
• 執行構造方法（軟裝上線）

我當時猛點頭，這不就是咱寫代碼時那句 new 背后的隱藏劇本嗎！

下面我就一個個來講，保證你聽完之后也能在面試官面前吹爆 JVM 對象創建流程。

第一步：類加載檢查，圖紙有沒有？

每次 new 一個對象，JVM 的第一反應是：這個類我加載過沒？

HotSpot 會通過類加載子系統去檢查類的元數據是否已經加載、初始化過。

如果沒有？那就先通過雙親委派模型把這個類加載進來。別忘了，類的元信息是在 方法區（或說元空間 Metaspace） 里的。

沒有圖紙，房子肯定不能造，對吧。

第二步：內存分配，拿地皮

這個階段，HotSpot 要為新對象劃一塊地盤，也就是在堆內存中“圈一塊地”。

它有兩種分配方式，分別叫做：

• 指針碰撞（bump the pointer）
• 空閑列表（free list）

如果堆內存是規整的，也就是已經整理過、不會有內存碎片，JVM 就直接通過一個叫 alloc_ptr 的指針往前一推，一口氣分配下一塊內存，效率超高。

如果堆是不規整的（比如用了 CMS 垃圾收集器），那 JVM 就得在內存中找一個合適的空閑塊，效率會稍慢。

但這還不夠，JVM 還得保證線程安全——畢竟多線程下好幾個線程都可能在同時 new 對象啊。

于是，它用上了三板斧：

• 通過加鎖（如 TLAB 鎖）
• 通過原子指令 CAS + 重試
• 使用線程本地分配緩沖（TLAB）

大多數時候，我們的對象是在 TLAB（Thread Local Allocation Buffer） 中分配的，線程獨占，不用加鎖，效率拉滿。

第三步：內存初始化，打地基

拿到了地皮之后，HotSpot 下一步就是“清地基”——也就是把剛分配的內存區域清零。

這一步很關鍵，如果不清零，那對象的字段可能全是垃圾值，后面出 bug 可就一發不可收拾了。

清零完畢后，JVM 知道這塊內存已經是“干凈的”，可以用來創建對象了。

第四步：設置對象頭，裝修主體

HotSpot 中的每個對象，都不是裸奔的，它的前面都帶著一個“對象頭”。

這個對象頭包含了兩類信息：

• Mark Word（標記字段）：用于存儲對象的哈希碼、GC 分代年齡、鎖信息等等。
• Klass Pointer：指向對象所屬的類的元數據。

JVM 會把這些信息填充進去，就像把房子主體的水電管線都布好。

這一步結束，對象就有了“身份”和“結構”。

第五步：執行構造方法，軟裝上線

最后一步才是我們 Java 程序員最熟悉的一步：

圖片

JVM 會根據類的構造函數，逐一執行初始化代碼，比如字段賦值、初始化列表等。

這一步，就是給房子裝上窗簾、沙發、燈具——真正成為一個“能住人”的家。

“new”背后的思考：為什么你要懂這些？

聽完阿剛那天的分享，我感觸特別深：

我們平時太容易把對象創建當成“理所當然”，卻沒意識到背后是一套精密的設計和優化。

尤其在高并發、內存敏感的業務場景下，理解對象創建過程能幫你：

• 識別性能瓶頸（比如頻繁 GC 的根源可能是對象創建太多）
• 更高效地使用 TLAB 與逃逸分析
• 編寫更貼合 JVM 優化路徑的代碼

比如：用對象池復用對象、避免創建臨時對象、使用基本類型替代包裝類型等等。

對象創建的“高級玩法”：逃逸分析與棧上分配

其實 HotSpot 還會進一步優化對象的創建，比如當 JVM 發現某個對象 沒有逃出當前方法 時，它甚至會直接在棧上分配對象，而不是堆中。

這叫做：逃逸分析（Escape Analysis）

如果逃逸分析判斷對象“只在方法內部用”，那它就不用堆內存了，直接在棧中分配，效率更高，GC 也不會管它。

你想啊，這對象一用完方法就銷毀了，壓根不用等 GC。

還有一種優化方式叫做：標量替換，JVM 會把整個對象拆成若干個字段來優化分配，用得更靈活。

這些優化，都得益于你理解對象是怎么創建的，才能在實際項目中利用起來。

總結

說到這，你會發現，對象的創建遠比你想象中復雜，但每一個步驟都是為了性能、并發、安全做出妥協和平衡。

讓我再用建房子的比喻總結一次對象創建的五大步驟：

• 看圖紙（類加載檢查）
• 拿地皮（內存分配）
• 打地基（內存清零）
• 裝修主體（設置對象頭）
• 上軟裝（執行構造函數）

如果你能理解這些流程，相信在調優性能、理解內存問題、寫出更高質量代碼時，你會有意想不到的收獲。

最后，給你一個小問題

在 JVM 中，如果你創建了 100 萬個小對象，它們都短生命周期、只在方法里用，你會如何優化它？