java虚拟机对象内存分布详解

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2021-12-09 03:59 320阅读 0赞

### 在HotSpot虚拟机里，对象的存储布局分为以下三部分。 ###

*  **对象头（Header）**中存储的信息类似于计算机网络中的IP数据报的首部，是对对象的一些附加说明标志的信息，与对象的自身定义的数据无关，下边会详细说明。
 *  **实例数据（Instance Data）**中存储的就是对象真实有效的信息。
 *  **对齐填充（Padding）**部分没有特别的含义，单纯为了满足虚拟机规定的“对象起始地址必须为8字节的整数倍”的要求而设置。

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### 一.对象头 ###

对象头中包含两部分信息，第一部分为存储对象自身运行时的数据，另一部分为类型指针，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。

**第一部分又称为“Mark Word”**，由于这部分是额外的存储成本，所以为了充分利用这部分的空间，设计者根据对象不同的状态将这部分存储不同的信息，即复用存储空间。不同的状态是根据Mark Word中的标志位区分的，下表即根据状态划分的存储内容。

<table>  表1：HotSpot虚拟机对象头 Mark Word  
 <thead> 
  <tr> 
   <th>存储内容</th> 
   <th>标志位</th> 
   <th>状态</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>对象哈希码、对象分代年龄</td> 
   <td>010</td> 
   <td>未锁定</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>指向锁记录的指针</td> 
   <td>00</td> 
   <td>轻量级锁定</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>指向重量级锁的指针</td> 
   <td>10</td> 
   <td>膨胀（重量级锁定）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>空，不需要记录信息</td> 
   <td>11</td> 
   <td>GC标记</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>偏向线程ID、偏向时间戳、对象的分代年龄</td> 
   <td>101</td> 
   <td>可偏向</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

下表为**32位Mark Word的详细分布**：

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GC就是垃圾回收状态，其他为对象的锁状态。在这里简单引申一下**锁的概念** ，在多线程的情况下，锁在线程安全中扮演着举重轻重的作用。锁分为乐观锁和悲观锁。在java SE1.6中，锁有四种状态，从低到高分别是无锁状态，偏向锁状态，轻量级锁状态，重量级锁，这几个状态会随着竞争状况逐渐升级，锁的级别越高意味着线程对此对象的竞争也就越大。

**第二部分类型指针**，这个指针就是确定这个对象是哪个类的实例。 但是书中说这个不是必须的，需要对应对象的访问方式

存在的意义在于，栈中对象的引用使用直接指针的时候，该指针指向堆内存中的对象，所以对象头是需要存储它的类云数据指针，这个指针才是指向方法区中对象的类型 数据。

**第三部分存储数组的长度部分**的长度也随着JVM架构的不同而不同：32位的JVM上，长度为32位；64位JVM则为64位。64位JVM如果开启`+UseCompressedOops`选项，该区域长度也将由64位压缩至32位。

### 二.实例数据 ###

这部分存储的就是这个对象的真实数据了，也就是程序代码中定义的字段内容，当然也包括从父类继承下来的字段。而这些信息的存储顺序取决于虚拟机的分配策略。下面介绍虚拟机的分配策略。

**基本规则：**

1.存储顺序见下表：默认基本类型在前，按长度由长至短存储，然后就是对象指针引用。相同宽度的字段分配到一起。如果设置了-XX:FieldsAllocationStyle=0（默认是1），那么引用就会放在最前面。

2.对于同宽度的字段，父类在前子类在后。如果开启CompactFields,那么，子类中较窄的变量就会插到父列的变量的空隙中。

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### 三、填充部分  ###

对齐补充不是必须存在的，就是占位的作用。 由于HotSpot VM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，这时若实例数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来补全。

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