Java 物件建立全流程深度解析：從類載入到構造器執行

物件建立的六大關鍵步驟

在 JVM 中，一個普通 Java 物件（不含數組、Class 物件）的誕生經歷以下嚴格順序：

1. 類載入檢查：虛擬機遇到 new 指令，先檢查常數池中是否有該類的符號引用，並確認該類已被載入、解析、初始化。若未載入，觸發雙親委派模型載入類。
2. 記憶體分配：在堆中劃分一塊大小確定的記憶體區域。分配方式取決於堆是否規整：
   • 指標碰撞：Serial、ParNew 等壓縮型收集器，記憶體規整，移動指標。
   • 空閒列表：CMS 等標記-清除收集器，記憶體不連續，維護列表。
   並發安全處理：CAS 失敗重試、TLAB（Thread Local Allocation Buffer）優先在執行緒私有緩衝區分配。
3. 初始化零值：將分配的記憶體空間（不含物件頭）設為零值：基本型別 0/false，引用型別 null。若使用 TLAB，此步驟可提前至分配時完成。
4. 設定物件頭：填充物件頭：哈希碼、GC 分代年齡、鎖狀態標誌、執行緒持有的鎖、偏向執行緒 ID、偏向時間戳、類元資料指標（指向方法區的類資訊）、陣列長度（若為陣列）。
5. 執行 <init> 方法（構造器）：按程式碼順序執行：
   1. 父類構造器（隱式或顯式 super()）
   2. 非靜態欄位初始化、非靜態初始化塊（按聲明順序）
   3. 本類構造器程式碼

記憶體佈局圖解

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|   Object Header  |  <- Mark Word (哈希、鎖、GC 年齡等) + Klass Pointer (類元資料指標)
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|   Instance Data  |  <- 非靜態欄位（含父類欄位），按分配策略排列
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|   Padding        |  <- 對齊填充（8 字節倍數）
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關鍵細節補充

• final 欄位：在構造器結束前必須賦值，JMM 保證構造器完成前對其他執行緒不可見（禁止指令重排）。
• 逸出：構造器中 this 引用若外洩（註冊監聽器、啟動執行緒），可能導致其他執行緒看到未完全初始化的物件。
• 標量替換：JIT 編譯器逃逸分析後，若物件未逸出，可拆解為標量在棧上分配，甚至消除同步鎖。