类的结构
根据 Java 虚拟机规范，类文件由单个 ClassFile 结构组成：
ClassFile {
u4 magic; //Class 文件的标志
u2 minor_version;//Class 的小版本号
u2 major_version;//Class 的大版本号
u2 constant_pool_count;//常量池的数量
cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];//常量池
u2 access_flags;//Class 的访问标记
u2 this_class;//当前类
u2 super_class;//父类
u2 interfaces_count;//接口
u2 interfaces[interfaces_count];//一个类可以实现多个接口
u2 fields_count;//Class 文件的字段属性
field_info fields[fields_count];//一个类会可以有个字段
u2 methods_count;//Class 文件的方法数量
method_info methods[methods_count];//一个类可以有个多个方法
u2 attributes_count;//此类的属性表中的属性数
attribute_info attributes[attributes_count];//属性表集合
}
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魔数 用来验证文件类型是否能被虚拟机接受
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类文件版本 分小版本和大版本，代表编译器的版本
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常量池
常量池主要存放两大常量：字面量和符号引用。字面量比较接近于 Java 语言层面的的常量概念，如文本字符串、声明为 final 的常量值等。而符号引用则属于编译原理方面的概念。包括下面三类常量：
- 类和接口的全限定名
- 字段的名称和描述符
- 方法的名称和描述符
常量池中每一项常量都是一个表，这14种表有一个共同的特点：开始的第一位是一个 u1 类型的标志位 -tag 来标识常量的类型，代表当前这个常量属于哪种常量类型。
.class文件可以通过javap -v class类名指令来看一下其常量池中的信息(javap -v class类名-> temp.txt：将结果输出到 temp.txt 文件)。 -
访问标志 修饰类的词转换的，public、abstract、final 等
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当前类索引,父类索引与接口索引集合 索引用来描述当前类、父类、接口的全限定名
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字段表集合 用于描述接口或类中声明的变量。字段包括类级变量以及实例变量，但不包括在方法内部声明的局部变量。
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方法表集合 方法表的结构如同字段表一样，依次包括了访问标志、名称索引、描述符索引、属性表集合几项。
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属性表集合 在 Class 文件，字段表，方法表中都可以携带自己的属性表集合，以用于描述某些场景专有的信息。
对象
对象创建过程
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类加载检查，在常量池中是否能定位到该类的符号引用，检查该类是否被初始化，如果没有的话就执行类加载过程。
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分配内存，创建对象所需的内存大小在类加载完成后便可确定，为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从 Java 堆中划分出来。分配方式有 ` 指针碰撞 ` 和 ` 空闲列表 ` 两种，选择那种分配方式由 Java 堆是否规整决定，而 Java 堆是否规整又由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。比如老生代中的回收算法一般是标记 - 整理，回收内存后会移动对象，从头整齐排列。
保证内存分配线程安全的 2 种方式:
- CAS + 失败重试: 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。
- TLAB: 为每一个线程预先在 Eden 区分配一块儿内存，JVM 在给线程中的对象分配内存时，首先在 TLAB 分配，当对象大于 TLAB 中的剩余内存或 TLAB 的内存已用尽时，再采用上述的 CAS 进行内存分配
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初始化零值，内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头），这一步操作保证了对象的实例字段在 Java 代码中可以不赋初始值就直接使用，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。
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设置对象头。初始化零值完成之后，虚拟机要对对象进行必要的设置，例如这个对象是那个类的实例、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头中。 另外，根据虚拟机当前运行状态的不同，如是否启用偏向锁等，对象头会有不同的设置方式。
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执行 init 方法。虚拟机层面的对象创建已经完成，之后执行
init方法进行代码层面的初始化，这步完成后对象才真正可以使用。
对象的内存结构
对象在内存中的布局可以分为 3 块区域：对象头、实例数据和对齐填充。
Hotspot 虚拟机的对象头包括两部分信息，第一部分用于存储对象自身的自身运行时数据（哈希码、GC 分代年龄、锁状态标志等等），另一部分是类型指针，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那个类的实例。
实例数据部分是对象真正存储的有效信息，也是在程序中所定义的各种类型的字段内容。
对齐填充部分不是必然存在的，也没有什么特别的含义，仅仅起占位作用。 因为 Hotspot 虚拟机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 2 倍），因此，当对象实例数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来补全。
对象的引用定位
访问方式有 ` 句柄 ` 和 ` 直接指针 ` 两种：
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句柄: 如果使用句柄的话，那么 Java 堆中将会划分出一块内存来作为句柄池，reference 中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体地址信息。
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直接指针: 如果使用直接指针访问，那么 Java 堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，而 reference 中存储的直接就是对象的地址。
这两种对象访问方式各有优势。使用句柄来访问的最大好处是 reference 中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动时只会改变句柄中的实例数据指针，而 reference 本身不需要修改。使用直接指针访问方式最大的好处就是速度快，它节省了一次指针定位的时间开销。
String 对象的内存原理
- 使用
= "xxx"等于号加双引号声明的 String 会在字符串常量池中创建一个变量，在另一个地方再次申明的话，不会重复创建，只是把已有的对象指给新指针。 - 使用
new String("xxx")申明时需要看情况，假设常量池已经有了，那么它在堆中创建一个对象，假设常量池中没有，那么会先在常量池中创建，然后在堆中创建一个对象，总共 2 个。 - 使用
"ab" + "cd"方式会在常量池中创建一个新对象，使用a + b由 2 个 String 变量进行组合会在堆中创建一个新对象，不进常量池，他们是不同的对象。 - String 提供的 intern 方法可以将堆中的 String 对象存入常量池，假设常量池中已有，那么会直接返回已有对象的内存地址。
String 对象的创建优化
String 内部是 char[]，创建 String 实际上是新建一个数组并复制原数组做填充，如下 String 中的 getChars 方法。 “+” 这个符号是个语法糖而已，创建过程没什么变化。
/**
* Copy characters from this string into dst starting at dstBegin.
* This method doesn't perform any range checking.
*/
void getChars(char dst[], int dstBegin) {
System.arraycopy(value, 0, dst, dstBegin, value.length);
}
为什么说 StringBuilder 和 StringBuffer 会更优化呢，因为不停的使用 “+” 会创建新的 String 对象，而这 2 个容器的父类 AbstractStringBuilder 中，做了一个独立的数组来存 char，不会多创建太多新数组，只是不够了才扩容而已。因此假设 for 循环等情况还是用他们比较好。StringBuffer 只是在 append 方法上修饰了 synchronized ，其他没什么区别。
/**
* The value is used for character storage.
*/
char[] value;
/**
* The count is the number of characters used.
*/
int count;
public AbstractStringBuilder append(String str) {
if (str == null)
return appendNull();
int len = str.length();
ensureCapacityInternal(count + len);
// 也是用的 getChars 方法，不过 value 是成员变量
str.getChars(0, len, value, count);
count += len;
return this;
}
基本类型的包装类和常量池
8 种基本类型的包装类中，2 种浮点型不会有缓存数据，其他 6 种在使用 valueOf 方法创建时，默认在 [-128，127] 之间会有缓存，也就是不会创建新对象。new 方式创建不会有缓存。