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Java对象的内存布局详细介绍

2023-02-13 12:01

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在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)。

一、对象头

Java对象的对象头由三部分组成:

1)、Mark Word

MarkWord用于存储对象自身的运行时数据, 如哈希码(HashCode)、GC分代年龄、同步锁信息、偏向锁标识等等。Mark Word在32位JVM中的长度是32bit,在64位JVM中长度是64bit。

通常我们都是使用的64位的JVM,Mark Word 在64位 JVM 中内部结构如下图:

2)、类型指针

类型指针指向对象的类元数据,虚拟机通过这个指针确定该对象是哪个类的实例。Java对象的类数据保存在方法区。

3)、数组长度(只有数组对象才有)

如果对象是一个数组,那么对象头还需要有额外的空间用于存储数组的长度。如果对象是数组类型,因为JVM虚拟机可以通过Java对象的元数据信息确定Java对象的大小,但是无法从数组的元数据来确认数组的大小,所以用一块来记录数组长度。

二、实例数据

实例数据部分存放类的属性数据信息,包括父类的属性信息。

通过示例说明每个区域具体存放哪些内容:

class Student {
    private String name;
    public Student(String name) {
        this.name = name;
    }
}
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Student studentA = new Student("zhangsan");
        Student studentB = new Student("lisi");
    }
}

JVM结构图如下所示:

三、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,所以后面有几个字节用于把对象的大小补齐至8字节的整数倍,没有特别的功能,对齐填充不是必须存在的,仅仅是为了字节对齐。

为什么必须是8个字节?

根据“计算机组成原理”,8个字节是计算机读取和存储的最佳实践。

四、使用JOL工具分析对象内存布局

接下来我们使用JOL(Java Object Layout)工具,它是一个用来分析JVM中Object布局的小工具。包括Object在内存中的占用情况,实例对象的引用情况等等。

直接在maven工程中加入对应的依赖:

<dependency>
  <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
  <artifactId>jol-core</artifactId>
  <version>0.9</version>
</dependency>

通过JOL查看new Object()的对象布局信息:

public class JOLDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Object();
        System.out.println("十进制hashCode = " + obj.hashCode());
        System.out.println("十六进制hashCode = " + Integer.toHexString(obj.hashCode()));
        System.out.println("二进制hashCode = " + Integer.toBinaryString(obj.hashCode()));
        String str = ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable();
        System.out.println(str);
    }
}

运行结果如下:

十进制hashCode = 1956725890
十六进制hashCode = 74a14482
二进制hashCode = 1110100101000010100010010000010
java.lang.Object object internals:
 OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
      0     4        (object header)                           01 82 44 a1 (00000001 10000010 01000100 10100001) (-1589345791)
      4     4        (object header)                           74 00 00 00 (01110100 00000000 00000000 00000000) (116)
      8     4        (object header)                           e5 01 00 f8 (11100101 00000001 00000000 11111000) (-134217243)
     12     4        (loss due to the next object alignment)
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total

解释下各个字段的含义:

从上图可以看出Object obj = new Object();在内存中占16个字节,注意最后面的(loss due to the next object alignment)其实就是对齐填充的字节数,这里由于Object obj = new Object();没有实例数据,对象头总共占用了12个字节(默认开启了指针压缩-XX:+UseCompressedOops),由于虚拟机要求对象起始地址必须是8字节的整数倍,所以还需要对齐填充4个字节,达到2倍的8bit。

到此这篇关于Java对象的内存布局详细介绍的文章就介绍到这了,更多相关Java对象内存布局内容请搜索编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程网!

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