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盘点 Java 创建对象的 x 操作

我们日常生活中会创建很多对象,但是这个对象和你理解的那么对象不一样,因为作者不是女娲,不能造人。作者只是程序员,他只能在 Java 中创建对象。

那么我问你一个问题,你知道 Java 中如何创建对象吗?

这个问题仿佛是给 Java 新手来写的,好像有点瞧不起在座各位的样子,嗯。。。那么我换种问法好了,毕竟看我公众号的人都是将来月入 10w 的大佬。

你知道 Java 中有哪几种创建对象的方式吗?

诶?这个问题有点意思,平常我们用的最多的就是使用 new 来创建对象了,这是第一种方式;如果我们使用框架的话就直接交给 Spring 去管理就好了,Spring 底层是使用反射来创建对象的,这是第二种方式;然后。。。。。。。有点想不起来了,不要急,这篇文章就帮你回顾下。

使用 new 来创建对象

使用 new 来创建对象是最简单的一种方式了,new 是 Java 中的关键字,new 通过为新对象分配内存并返回对该内存的引用来实例化一个类,这个实例化一个类其实就相当于创建了一个对象,因为类也是一种对象;new 也负责调用对象的构造函数,下面是使用 new 来创建对象的代码

Object obj = new Object();

这段代码中,我们在堆区域中分配了一块内存,然后把 obj 对象指向了这块内存区域。

不知道你有没有看过 new 的字节码呢?下面是这段代码的字节码

在 Java 中,我们认为创建一个对象就是调用其构造方法,所以我们使用 new Object() 构造的对象,其实是调用了 Object 类的无参数 的构造方法。但是通过字节码我们发现,对象的创建和调用其构造方法是分开的。

字节码的 new 表示在堆中创建一个对象,并把对象的引用推入栈中。invokespecial 表示调用对象无参数的构造方法。其实,JVM 提供了五种方法调用指令,分别是

  • invokestatic:该指令用于调用静态方法,即使用 static 关键字修饰的方法;
  • invokespecial:该指令用于三种场景:调用实例构造方法,调用私有方法(即 private 关键字修饰的方法)和父类方法(即 super 关键字调用的方法);
  • invokeinterface:该指令用于调用接口方法,在运行时再确定一个实现此接口的对象;
  • invokevirtual:该指令用于调用虚方法(就是除了上述三种情况之外的方法);
  • invokedynamic:在运行时动态解析出调用点限定符所引用的方法之后,调用该方法;在 JDK 1.7 中提出,主要用于支持 JVM 上的动态脚本语言(如 Groovy,Jython 等)

好了,现在你知道了 new 和 invokespecial 是干啥用的,那么 dup 指令呢?

dup 会复制栈上的最后一个元素,然后再次将其推入栈;因此,如果在栈上有一个对象引用,并且调用了 dup,则现在在栈上有对该对象的两个引用。看起来有点不知其所以然,所以在求助网上的时候,又发现了 R 大的解释

来源:https://www.zhihu.com/question/52749416

后面的 astore 就会把操作数栈顶的那个引用消耗掉,保存到指定的局部变量去。

如果直接使用 new Object() 没有创建局部变量的话,请注意一下它的字节码。

看出来细微的差别了吗?上图中的 astore_1 竟然变成了 pop,这也就是说,new Object() 没有保存对象的局部变量,而是直接把它给消耗掉了。嗯,符合预期。

所以这是第一种创建的方式,也就是使用 new 来创建。

使用 newInstance 方法来创建

这个newInstance 方法指的是 class 类中的方法,newInstance 方法会调用无参的构造方法创建对象。

我们可以使用 newInstance 方法创建对象,下面是使用示例代码

User user = (User)Class.forName("com.cxuan.test.User").newInstance();

// 或者使用

User user = User.class.newInstance();

下面我们分析一下这个字节码,其实使用第一种方式和第二种方式就差了一个 Class.forName 的字节码,这是一个静态方法,应该用的是 invokestatic,下面我们验证一下。

第一种方式的字节码

第二种方式的字节码

可以看到,我们验证的是正确的。

那么这段字节码是什么意思呢?

ldc 的意思是把常量池中的引用推入到当前堆栈中,invokestatic 和 invokevirtual 我们上面解释过了,然后就是 checkcast, 这个字节码的含义就是进行类型转换,因为 newInstance 生成的是一个 Object 的对象,所以我们需要把它转换为我们需要的 User 类型,这个字节码就是干这个活的。

使用反射来创建对象

使用反射来创建对象其实也是使用了 newInstance 方法,只不过这个方法是 Constructor ,Java 反射中构造器的方法,我们可以通过这种方式来创建一个新的对象。如下代码所示

Constructor<User> constructor = User.class.getConstructor();
User user = constructor.newInstance();

下面是它的字节码

这里解释下 iconst_0 ,它的意思就是将 int 值 0 加载到堆栈上,这个相当于是为 getConstructor 方法准备参数分配的字节码。

为了验证这个结论,我们从简优化,看一下其他方法的字节码

User.class.getDeclaredField("id");

它的字节码如下:

可以看到,第二个 ldc 其实就是 getDeclaredField 中的参数,为 String 类型,所以是用的 ldc,它是将引用推入堆栈。

使用对象克隆来创建对象

这是第四种创建方式,使用 Cloneable 类中的 clone() 方法来创建,它的前提是你需要实现 Cloneable 接口并实现其定义的 clone 方法。用 clone 方法创建对象并不会调用任何构造函数。

如下代码所示

Constructor<User> constructor = User.class.getConstructor();
User user = constructor.newInstance();
user.setName("cxuan");

User user2 = (User)user.clone();
System.out.println(user2.getName());

输出 cxuan

它的字节码如下

这个字节码有些长,但是字节码的概念和含义我们上面已经介绍过了,最主要的就是推入堆栈,调用对应的实例方法。

对象克隆这块是面试官非常喜欢考的一个点,我后面会解析一下浅拷贝和深拷贝的区别。

使用反序列化创建对象

当我们使用序列化和反序列化时,JVM 也会帮我们创建一个单独的对象。在反序列化时,JVM 创建对象不会调用任何构造函数,如下代码所示

ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("xxx"));
out.writeObject(user2);
out.close();
//Deserialization
ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("xxx"));
User user3 = (User) in.readObject();
in.close();
user3.setName("cxuan003");
System.out.println(user3 + ", hashcode : " + user3.hashCode());

这段反编译过后的字节码文件比较长,我这里就先不贴出来了,读者们可以自己编译看一下,其实并没有特别的字节码指令,大部分我们上面已经提到过了。

最后

这篇文章我大致通过字节码和你聊了一下关于创建对象的几种方式,如果这篇文章对你有帮助的话,还请各位观众姥爷们点赞、在看、转发!

本文分享自微信公众号 - Java建设者(javajianshe),作者:cxuan

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原始发表时间:2021-03-17

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