創建對象的多種方法：new語句，反射，clone, 反序列化 等
其中，Object.clone 方法和反序列化通過直接復制已有的數據，來初始化新建對象的實例字段。，而 new 語句和反射機制，則是通過調用構造器來初始化實例字段。
構造器
1. 如果一個類沒有定義任何構造器的話， Java 編譯器會自動添加一個無參數的構造器。
2. 子類的構造器需要調用父類的構造器。如果父類存在無參數構造器的話，該調用可以是隱式的，也就是說 Java 編譯器會自動添加對父類構造器的調用。但是，如果父類沒有無參數構造器，那么子類的構造器則需要顯式地調用父類帶參數的構造器。
顯式調用又可分為兩種，一是直接使用“super”關鍵字調用父類構造器，二是使用“this”關鍵字調用同一個類中的其他構造器。無論是直接的顯式調用，還是間接的顯式調用，都需要作為構造器的第一條語句，以便優先初始化繼承而來的父類字段。（不過這可以通過調用其他生成參數的方法，或者字節碼注入來繞開。）
總而言之，當我們調用一個構造器時，它將優先調用父類的構造器，直至 Object 類。這些構造器的調用者皆為同一對象，也就是通過 new 指令新建而來的對象。
你應該已經發現了其中的玄機：通過 new 指令新建出來的對象，它的內存其實涵蓋了所有父類中的實例字段。也就是說，雖然子類無法訪問父類的私有實例字段，或者子類的實例字段隱藏了父類的同名實例字段，但是子類的實例還是會為這些父類實例字段分配內存的。
這些字段在內存中的具體分布是怎么樣的呢？今天我們就來看看對象的內存布局。
壓縮指針
在 Java 虛擬機中，每個 Java 對象都有一個對象頭（object header），這個由標記字段和類型指針所構成。其中，標記字段用以存儲 Java 虛擬機有關該對象的運行數據，如哈希碼、GC 信息以及鎖信息，而類型指針則指向該對象的類。
在 64 位的 Java 虛擬機中，對象頭的標記字段占 64 位，而類型指針又占了 64 位。也就是說，每一個 Java 對象在內存中的額外開銷就是 16 個字節。以 Integer 類為例，它僅有一個 int 類型的私有字段，占 4 個字節。因此，每一個 Integer 對象的額外內存開銷至少是 400%。這也是為什么 Java 要引入基本類型的原因之一。
為了盡量較少對象的內存使用量，64 位 Java 虛擬機引入了壓縮指針 [1] 的概念（對應虛擬機選項 -XX:+UseCompressedOops，默認開啟），將堆中原本 64 位的 Java 對象指針壓縮成 32 位的。
這樣一來，對象頭中的類型指針也會被壓縮成 32 位，使得對象頭的大小從 16 字節降至 12 字節。當然，壓縮指針不僅可以作用於對象頭的類型指針，還可以作用於引用類型的字段，以及引用類型數組。
那么壓縮指針是什么原理呢？
打個比方，路上停着的全是房車，而且每輛房車恰好占據兩個停車位。現在，我們按照順序給它們編號。也就是說，停在 0 號和 1 號停車位上的叫 0 號車，停在 2 號和 3 號停車位上的叫 1 號車，依次類推。
原本的內存尋址用的是車位號。比如說我有一個值為 6 的指針，代表第 6 個車位，那么沿着這個指針可以找到 3 號車。現在我們規定指針里存的值是車號，比如 3 指代 3 號車。當需要查找 3 號車時，我便可以將該指針的值乘以 2，再沿着 6 號車位找到 3 號車。
這樣一來，32 位壓縮指針最多可以標記 2 的 32 次方輛車，對應着 2 的 33 次方個車位。當然，房車也有大小之分。大房車占據的車位可能是三個甚至是更多。不過這並不會影響我們的尋址算法：我們只需跳過部分車號，便可以保持原本車號 *2 的尋址系統。
上述模型有一個前提，你應該已經想到了，就是每輛車都從偶數號車位停起。這個概念我們稱之為內存對齊（對應虛擬機選項 -XX:ObjectAlignmentInBytes，默認值為 8）。
默認情況下，Java 虛擬機堆中對象的起始地址需要對齊至 8 的倍數。如果一個對象用不到 8N 個字節，那么空白的那部分空間就浪費掉了。這些浪費掉的空間我們稱之為對象間的填充（padding）。
在默認情況下，Java 虛擬機中的 32 位壓縮指針可以尋址到 2 的 35 次方個字節，也就是 32GB 的地址空間（超過 32GB 則會關閉壓縮指針）。
在對壓縮指針解引用時，我們需要將其左移 3 位，再加上一個固定偏移量，便可以得到能夠尋址 32GB 地址空間的偽 64 位指針了。
此外，我們可以通過配置剛剛提到的內存對齊選項（-XX:ObjectAlignmentInBytes）來進一步提升尋址范圍。但是，這同時也可能增加對象間填充，導致壓縮指針沒有達到原本節省空間的效果。
舉例來說，如果規定每輛車都需要從偶數車位號停起，那么對於占據兩個車位的小房車來說剛剛好，而對於需要三個車位的大房車來說，也僅是浪費一個車位。
但是如果規定需要從 4 的倍數號車位停起，那么小房車則會浪費兩個車位，而大房車至多可能浪費三個車位。
當然，就算是關閉了壓縮指針，Java 虛擬機還是會進行內存對齊。此外，內存對齊不僅存在於對象與對象之間，也存在於對象中的字段之間。比如說，Java 虛擬機要求 long 字段、double 字段，以及非壓縮指針狀態下的引用字段地址為 8 的倍數。
字段內存對齊的其中一個原因，是讓字段只出現在同一 CPU 的緩存行中。如果字段不是對齊的，那么就有可能出現跨緩存行的字段。也就是說，該字段的讀取可能需要替換兩個緩存行，而該字段的存儲也會同時污染兩個緩存行。這兩種情況對程序的執行效率而言都是不利的。
下面我來介紹一下對象內存布局另一個有趣的特性：字段重排列。
其一，如果一個字段占據 C 個字節，那么該字段的偏移量需要對齊至 NC。這里偏移量指的是字段地址與對象的起始地址差值。
以 long 類為例，它僅有一個 long 類型的實例字段。在使用了壓縮指針的 64 位虛擬機中，盡管對象頭的大小為 12 個字節，該 long 類型字段的偏移量也只能是 16，而中間空着的 4 個字節便會被浪費掉。
其二，子類所繼承字段的偏移量，需要與父類對應字段的偏移量保持一致。
在具體實現中，Java 虛擬機還會對齊子類字段的起始位置。對於使用了壓縮指針的 64 位虛擬機，子類第一個字段需要對齊至 4N；而對於關閉了壓縮指針的 64 位虛擬機，子類第一個字段則需要對齊至 8N。
class A { long l; int i； } class B extends A { long l; int i; }
我在文中貼了一段代碼，里邊定義了兩個類 A 和 B，其中 B 繼承 A。A 和 B 各自定義了一個 long 類型的實例字段和一個 int 類型的實例字段。下面我分別打印了 B 類在啟用壓縮指針和未啟用壓縮指針時，各個字段的偏移量。
# 啟用壓縮指針時，B 類的字段分布 B object internals: OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION 0 4 (object header) 4 4 (object header) 8 4 (object header) 12 4 int A.i 0 16 8 long A.l 0 24 8 long B.l 0 32 4 int B.i 0 36 4 (loss due to the next object alignment)
當啟用壓縮指針時，可以看到 Java 虛擬機將 A 類的 int 字段放置於 long 字段之前，以填充因為 long 字段對齊造成的 4 字節缺口。由於對象整體大小需要對齊至 8N，因此對象的最后會有 4 字節的空白填充。
# 啟用壓縮指針時，B 類的字段分布 B object internals: OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION 0 4 (object header) 4 4 (object header) 8 4 (object header) 12 4 int A.i 0 16 8 long A.l 0 24 8 long B.l 0 32 4 int B.i 0 36 4 (loss due to the next object alignment)
當關閉壓縮指針時，B 類字段的起始位置需對齊至 8N。這么一來，B 類字段的前后各有 4 字節的空白。那么我們可不可以將 B 類的 int 字段移至前面的空白中，從而節省這 8 字節呢？
我認為是可以的，並且我修改過后的 Java 虛擬機也沒有跑崩。由於 HotSpot 中的這塊代碼年久失修，公司的同事也已經記不得是什么原因了，那么姑且先認為是一些歷史遺留問題吧。
總結和實踐
今天我介紹了 Java 虛擬機構造對象的方式，所構造對象的大小，以及對象的內存布局。
常見的 new 語句會被編譯為 new 指令，以及對構造器的調用。每個類的構造器皆會直接或者間接調用父類的構造器，並且在同一個實例中初始化相應的字段。
Java 虛擬機引入了壓縮指針的概念，將原本的 64 位指針壓縮成 32 位。壓縮指針要求 Java 虛擬機堆中對象的起始地址要對齊至 8 的倍數。Java 虛擬機還會對每個類的字段進行重排列，使得字段也能夠內存對齊。