对象的内存布局解析

概念说明

　　Hotspot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为三块区域：对象头（Header）、实例数据 （Instance Data）和对齐填充（Padding）。

• • 对象头：比如 hash码，对象所属的年代，对象锁，锁状态标志，偏向锁（线程）ID，偏向时间，数组长度（数组对象才有）等。
  • 实例数据：存放类的属性数据信息，包括父类的属性信息；
  • 对齐填充：由于虚拟机要求 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。

　　内存布局图示：

                  

 

对象头详解

　　HotSpot虚拟机的对象头包括：

　　　　1.Mark Word

　　　　　　用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等。

　　　　　　这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机中分别为32bit和64bit，官方称它为“Mark Word”。（要知道1字节为8bit，故非8字节即4字节。）

　　　　2.Klass Pointer（它的类元数据的指针）

　　　　　　对象头的另外一部分是klass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哪个类的实例。

　　　　　　32位4字节，64位开启指针压缩或最大堆内存<32g时4字节，否则8字节。（故非8字节即4字节。）

　　　　　　jdk1.8默认开启指针压缩后为4字节，当在JVM参数中关闭指针压缩（-XX:-UseCompressedOops）后，长度为8字节。

　　　　3.数组长度（只有数组对象有）

　　　　　　如果对象是一个数组, 那在对象头中还必须有一块数据用于记录数组长度。 4字节。非数组对象则是0。

 

使用JOL工具查看内存布局（验证理论步骤）

　　JOL工具说明

　　　　查看普通java对象的内部布局工具JOL(JAVA OBJECT LAYOUT)，使用此工具可以查看new出来的一个java对象的内部布局,以及一个普通的java对象占用多少字节。

　　　　引入maven依赖（在pom.xml文件处添加）

<!-- 查看Java 对象布局、大小工具 -->
<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
    <artifactId>jol-core</artifactId>
    <version>0.9</version>
</dependency>

 

　　使用方法

//查看对象内部信息
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());

　　测试

　　　　案例代码

public class ObjectJolTest {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new TestObject1();
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());
        Object obj2 = new TestObject2();
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(obj2).toPrintable());
    }
}

class TestObject1{}
class TestObject2{
    private boolean flag;
    private long  p;
}

 

　　　　案例分析

　　　　　　1. 针对TestObject1类产生的对象，利用jol查看64位系统java对象（空对象），默认开启指针压缩，总大小显示16字节，前12字节为对象

　　　　　　额外拓展说明：

• • • • OFFSET：偏移地址，单位字节；
      • SIZE：占用的内存大小，单位为字节；
      • TYPE DESCRIPTION：类型描述，其中object header为对象头；
      • VALUE：对应内存中当前存储的值，二进制32位；

　　　　　　2. 针对TestObject2类产生的对象，利用jol查看64位系统java对象（非空对象），默认开启指针压缩，总大小显示24字节，前12字节为对象

 

 

 

　　　　　　3. 关闭指针压缩后：-XX:-­UseCompressedOops（元数据指针的压缩没了，恢复为8字节，进而导致有可能需要填充的变为不需要填充，或者需要填充更多）

 

 

 

　　验证问题：例子中的对象占多少个字节?

　　　　对象代码展示

class TestObject3{
    private int[] a = new int[6];
    private String[] b;
    private boolean flag;
}

　　　　对象分析

　　　　　　以之前分析可得，在开启压缩条件下，该对象为非数组对象，所以 Mark Word为8字节+Klass Pointer（元数据指针）为4字节+数组长度0字节。

　　　　　　可得对象头为12字节，然后实例数据：布尔值1字节+int数组对象4字节+String数组对象4字节，故实例数据9字节。

　　　　　　合计21字节，再依据对象字节数要为8的整数倍，所以应为24字节，填充3字节

　　　　分析验证

 

 

 

　　　　针对数组对象的分析

　　　　　　代码展示

public class ObjectJolTest {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj4 = new int[7];
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(obj4).toPrintable());
    }
}

　　　　　　对象分析