Java对象内存布局

Posted 2023-04-01 King Gigi.

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java对象内存布局相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

文章目录

1、对象头
2、实例数据（对象体）
3、对齐填充
4、指针压缩
5、再聊对象头的MarkWord
6、JOL分析对象在Java虚拟机中的大小和布局

Object object = new Object() 谈谈你对这句话的理解？一般而言JDK8按照默认情况下，new一个对象占多少内存空间

在HotSpot虚拟机里，对象在堆内存中的存储布局可以划分为三个部分：

对象头
实例数据
对齐填充

对象头分为对象标记（markOop）和 类元信息 (klassOop)

类元信息存储的是指向该对象　类元数据（klass）的首地址。

引出问题

public class Demo01 
    public static void main(String[] args) 
        Object o = new Object();//?new 一个对象，内存占多少，记录在哪里？

        System.out.println(o.hashCode());//356573597，这个hashCode又是记录在哪里的

        synchronized (o)//加锁信息又是记录在哪里的

        
        System.gc();//手动垃圾收集中，15次可以从新生代到养老区，那这个次数又是记录在哪里的

刚刚几个问题都保存在对象标记里

贴一张对象内部结构图：

1、对象头

对象标记Mark Word

用于存储自身运行时的数据例如CG标志位、哈希码、锁状态等信息

在64位系统中，MarkWord占了8个字节，类型指针占了8个字节，一共是16个字节

类元信息（又叫类对象指针）Class Pointer

所谓的类元信息（类对象指针）其实就可以说是模板，用于存放方法区Class对象的地址，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例

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哪个类的实例

数组长度（Array Length）（可选）

如果对象是一个Java数组，那么该字段必须存在，用于存放数组长度，占用32位字节

2、实例数据（对象体）

实例数据：存放类的属性（Field）信息，包括父类的属性信息，这部分内存按4字节对齐

3、对齐填充

用来保证Java对象所占内存字节数为8字节的倍数，

对齐填充：虚拟机要求对象起始地址必须是8字节的整数倍。填充数据不是必须存在的，仅仅是为了字节对齐这部分内存按8字节补充对齐。对象头本身是8的倍数，当对象的实例数据不是8 的倍数时，需要使用填充数据来保证8 字节的对齐

来个案例，对象头16+实例数据5+对齐填充3=24字节

4、指针压缩

对于对象指针来说，如果JVM中的对象数量过多，使用64位的指针将浪费大量内存（比32位多浪费50%），为了节约内存可以使用选项+UseCompressedOops 开启指针压缩

以下类型指针会从64位压缩到32位：

Class对象的属性指针（静态变量）
Object对象的属性值指针（成员变量）
普通对象数组的元素指针

5、再聊对象头的MarkWord

底层源码涉及到的一些字段：

hash：保存对象的哈希码
age：保存对象的分代年龄
biased_lock：偏向锁标识位
lock：锁状态标识位
JavaThread ：保存持有偏向锁的线程ID
epoch：保存偏向时间戳

6、JOL分析对象在Java虚拟机中的大小和布局

导入依赖

Demo测试：

public class JolDemo 
    public static void main(String[] args) 
        //Vm的细节详细情况
        System.out.println(VM.current().details());
        //所有的对象分配的字节都是8的整数倍
        System.out.println(VM.current().objectAlignment());
    
    /**
     * 运行情况:
     * # Running 64-bit HotSpot VM.
     * # Using compressed oop with 3-bit shift.
     * # Using compressed klass with 3-bit shift.
     * # Objects are 8 bytes aligned.
     * # Field sizes by type: 4, 1, 1, 2, 2, 4, 4, 8, 8 [bytes]
     * # Array element sizes: 4, 1, 1, 2, 2, 4, 4, 8, 8 [bytes]
     *
     * 8
     *
     * 进程已结束,退出代码0
     */

看看Object 类：

Object obj = new Object()

public class JolDemo 
    public static void main(String[] args) 
        Object o = new Object();//----------新建一个Object对象就是  16bytes
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());

为什么类型指针是4字节？之前不都是说是8字节的吗？（因为压缩指针默认开启了）

再来看看自定义的类：

public class JolDemo 
    public static void main(String[] args) 
        Customer c1 = new Customer();
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(c1).toPrintable());
    


//只有对象头，没有实例数据,依然是16byte
class Customer


/**
 * 运行结果:
 * com.hh.demo.Customer object internals:
 *  OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
 *       0     4        (object header)                           01 00 00 00 (00000001 00000000 00000000 00000000) (1)
 *       4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
 *       8     4        (object header)                           43 c1 00 f8 (01000011 11000001 00000000 11111000) (-134168253)
 *      12     4        (loss due to the next object alignment)
 * Instance size: 16 bytes    
 * Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total
 *
 *
 * 进程已结束,退出代码0
 */

public class JolDemo 
    public static void main(String[] args) 
        Customer c1 = new Customer();
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(c1).toPrintable());
    


//有了对象头，且有实例数据(int+boolean)，它进行了对齐填充，到了24byte
class Customer
    int id;
    boolean flag = false;

/**
 * 运行结果:
 * com.hh.demo.Customer object internals:
 *  OFFSET  SIZE      TYPE DESCRIPTION                               VALUE
 *       0     4           (object header)                           01 00 00 00 (00000001 00000000 00000000 00000000) (1)
 *       4     4           (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
 *       8     4           (object header)                           43 c1 00 f8 (01000011 11000001 00000000 11111000) (-134168253)
 *      12     4       int Customer.id                               0
 *      16     1   boolean Customer.flag                             false
 *      17     7           (loss due to the next object alignment)
 * Instance size: 24 bytes
 * Space losses: 0 bytes internal + 7 bytes external = 7 bytes total
 *
 *
 * 进程已结束,退出代码0
 */