JAVA虚拟机 -- 对象的内存布局

た入场券 2022-09-01 14:51 168阅读 0赞

在hotspot虚拟机中，对象的在堆中内存布局可以分为三个部分：对象头（Header），实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。

hotspot虚拟机中对象的对象头包括两部分数据：一部分用于储存自身运行时的数据，另一部分是类型指针。对象自身运行时的数据包括对象的哈希码、GC分代年龄、线程持有的锁、锁状态标识、偏向线程的ID、偏向时间戳等。这些数据的长度在32位和64位的虚拟机中所占用的长度分别为32比特和64比特，官方称它为“Mark Word”。对象需要储存的运行时的数据很多，其实已经超过了32和64Bitmap结构的最大限度，但对象头里的信息是与对象自身定义的数据无关的额外储存成本，考虑到虚拟机的效率，Mark Word被设计为一个有着动态定义的数据结构，以便在极小的数据空间中尽可能多的储存数据，根据对象的状态复用自身的储存空间。例如在32位的HotSpot虚拟机中，如对象未被同步锁锁定的状态 下，Mark Word的32个比特存储空间中的25个比特用于存储对象哈希码，4个比特用于存储对象分代年 龄，2个比特用于存储锁标志位，1个比特固定为0，在其他状态（轻量级锁定、重量级锁定、GC标 记、可偏向）下对象的存储内容如表所示。

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对象头的另一部分是类型指针，即对象指向它的类型元数据的指针，java虚拟机可以通过这个指针确定该对象是那个类的实例。但并不是所有的虚拟机实现都要在对象数据上保留类型指针，此外，如果对 象是一个Java数组，那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据，因为虚拟机可以通过普通 Java对象的元数据信息确定Java对象的大小，但是如果数组的长度是不确定的，将无法通过元数据中的 信息推断出数组的大小。

实例数据是对象储存的真正的有效信息，即我们在程序代码中定义的各种类型的字段内容，无论是从父类继承来的还是子类中定义的字段，都必须记录起来，这部分的存储顺序会受到虚拟机的分配策略参数和字段在Java源码中的顺序影响。HotSpot虚拟机默认的分配顺序为longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops（Ordinary Object Pointers，OOPs），从以上默认的分配策略中可以看到，相同宽度的字段总是被分配到一起存 放，在满足这个前提条件的情况下，在父类中定义的变量会出现在子类之前。如果HotSpot虚拟机的 +XX：CompactFields参数值为true（默认就为true），那子类之中较窄的变量也允许插入父类变量的空 隙之中，以节省出一点点空间。

对象的第三部分是对齐填充，这并不是必然存在的，也没有特别的含义，它仅仅起着占位符的作 用。由于HotSpot虚拟机的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，换句话说就是 任何对象的大小都必须是8字节的整数倍。对象头部分已经被精心设计成正好是8字节的倍数（1倍或者 2倍），因此，如果对象实例数据部分没有对齐的话，就需要通过对齐填充来补全。

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