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对象的内存布局

时间:2023-06-13

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)
等。Java对象头一般占有2个机器码(在32位虚拟机中,1个机器码等于4字节,也就是32bit,在64位虚拟机中,1个机器码
是8个字节,也就是64bit),但是 如果对象是数组类型,则需要3个机器码,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。
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;
对象头
HotSpot虚拟机的对象头包括两部分信息,第一部分是“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、偏向时间戳等等,它是实现轻量级锁和偏向锁的关
键。,这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机(暂 不考虑开启压缩指针的场景)中分别为32个和64个Bits,官方称它为“Mark
Word”。对象需要存储的运行时数据很多,其实已经超出了32、64位Bitmap结构所能记录的限度,但是对象头信息是与对象自身
定义的数据无关的额 外存储成本,考虑到虚拟机的空间效率,Mark Word被设计成一个非固定的数据结构以便在极小的空间内存储
尽量多的信息,它会根据对象的状态复用自己的存储空间。例如在32位的HotSpot虚拟机 中对象未被锁定的状态下,Mark Word的
32个Bits空间中的25Bits用于存储对象哈希码(HashCode),4Bits用于存储对象分代年龄,2Bits用于存储锁标志位,1Bit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下表所示。
但是如果对象是数组类型,则需要三个机器码,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。
对象头信息是与对象自身定义的数据无关的额外存储成本,但是考虑到虚拟机的空间效率,Mark Word被设计成一个非固定的
数据结构以便在极小的空间内存存储尽量多的数据,它会根据对象的状态复用自己的存储空间,也就是说,Mark Word会随着程序
的运行发生变化。
变化状态如下:
32位虚拟机


64位虚拟机


现在我们虚拟机基本是64位的,而64位的对象头有点浪费空间,JVM默认会开启指针压缩,所以基本上也是按32位的形式记录对象头
的。
1 手动设置‐XX:+UseCompressedOops
哪些信息会被压缩?
1.对象的全局静态变量(即类属性)
2.对象头信息:64位平台下,原生对象头大小为16字节,压缩后为12字节
3.对象的引用类型:64位平台下,引用类型本身大小为8字节,压缩后为4字节
4.对象数组类型:64位平台下,数组类型本身大小为24字节,压缩后16字节
    在Scott oaks写的《java性能权威指南》第八章8.22节提到了当heap size堆内存大于32GB是用不了压缩指针的,对象引用会额
外占用20%左右的堆空间,也就意味着要38GB的内存才相当于开启了指针压缩的32GB堆空间。
这是为什么呢?看下面引用中的红字(来自openjdk wiki:
https://wiki.openjdk.java.net/display/HotSpot/CompressedOops)。32bit最大寻址空间是4GB,开启了压缩指针之后呢,一
个地址寻址不再是1byte,而是8byte,因为不管是32bit的机器还是64bit的机器,java对象都是8byte对齐的,而类是java中的基本
单位,对应的堆内存中都是一个一个的对象。
Compressed oops represent managed pointers (in many but not all places in the JVM) as 32-bit values which must be scaled by a
factor of 8 and added to a 64-bit base address to find the object they refer to. This allows applications to address up to four billion
objects (not bytes), or a heap size of up to about 32Gb. At the same time, data structure compactness is competitive with ILP32
mode.
对象头分析工具
运行时对象头锁状态分析工具JOL,他是OpenJDK开源工具包,引入下方maven依赖

1 2  org.openjdk.jol3  jol‐core4  0.105


打印markword
1 System.out.println(ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable());
2 object为我们的锁对象

 

 

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