JVM - 剖析Java对象头Object Header之指针压缩

川长思鸟来 2023-02-20 10:40 30阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  Pre
 *  指针压缩
 *   *  论证压缩效果
     *  UseCompressedOops & UseCompressedClassPointers
     *  【指针压缩】开启 VS 关闭
     *  指针压缩的目的
     *  为什么堆内存最好不要超过32G

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]

# Pre #

[JVM - 剖析Java对象头Object Header之对象大小][JVM - _Java_Object Header]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

mark word : 32位 占4字节 ，64位 占 8字节

klass point : 开启压缩占4字节，未开启 占 8字节。

--------------------

# 指针压缩 #

## 论证压缩效果 ##

*  jdk1.6 update14开始，在64bit操作系统中，JVM支持指针压缩
 *  启用指针压缩`-XX:+UseCompressedOops`(**默认开启**)，禁止指针压缩:`-XX:-UseCompressedOops`

oop(ordinary object pointer) 就是对象指针的意思。

运行参数增加

-XX:-UseCompressedOops

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

禁用指针压缩，我们来看下对象头的大小

package com.gof.test;
    
    import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;
    
    /** * @author 小工匠 * @version v1.0 * @create 2020-06-25 16:21 * @motto show me the code ,change the word * @blog https://artisan.blog.csdn.net/ * @description **/
    
    public class ObjectHeaderTest { 
    
        public static void main(String[] args) { 
            ClassLayout layout = ClassLayout.parseInstance(new Object());
            System.out.println(layout.toPrintable());
    
            System.out.println();
            ClassLayout layout1 = ClassLayout.parseInstance(new int[]{ });
            System.out.println(layout1.toPrintable());
    
            System.out.println();
            ClassLayout layout2 = ClassLayout.parseInstance(new ArtisanTest());
            System.out.println(layout2.toPrintable());
        }
    
        // -XX:+UseCompressedOops 默认开启的压缩所有指针
        // -XX:+UseCompressedClassPointers 默认开启的压缩对象头里的类型指针Klass Pointer
        // Oops : Ordinary Object Pointers
        public static class ArtisanTest { 
            //8B mark word
            //4B Klass Pointer 如果关闭压缩-XX:-UseCompressedClassPointers或-XX:-UseCompressedOops，则占用8B
            int id;        //4B
            String name;   //4B 如果关闭压缩-XX:-UseCompressedOops，则占用8B
            byte b;        //1B
            Object o;      //4B 如果关闭压缩-XX:-UseCompressedOops，则占用8B
        }
    }

【输出结果】

java.lang.Object object internals:
     OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
          0     4        (object header)                           01 00 00 00 (00000001 00000000 00000000 00000000) (1)
          4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
          8     4        (object header)                           00 1c e4 17 (00000000 00011100 11100100 00010111) (400825344)
         12     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
    Instance size: 16 bytes
    Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total
    
    
    [I object internals:
     OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
          0     4        (object header)                           01 00 00 00 (00000001 00000000 00000000 00000000) (1)
          4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
          8     4        (object header)                           68 0b e4 17 (01101000 00001011 11100100 00010111) (400821096)
         12     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
         16     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
         20     4        (alignment/padding gap)                  
         24     0    int [I.<elements>                             N/A
    Instance size: 24 bytes
    Space losses: 4 bytes internal + 0 bytes external = 4 bytes total
    
    
    com.gof.test.ObjectHeaderTest$ArtisanTest object internals:
     OFFSET  SIZE               TYPE DESCRIPTION                               VALUE
          0     4                    (object header)                           05 00 00 00 (00000101 00000000 00000000 00000000) (5)
          4     4                    (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
          8     4                    (object header)                           f8 a5 4e 18 (11111000 10100101 01001110 00011000) (407807480)
         12     4                    (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
         16     4                int ArtisanTest.id                            0
         20     1               byte ArtisanTest.b                             0
         21     3                    (alignment/padding gap)                  
         24     8   java.lang.String ArtisanTest.name                          null
         32     8   java.lang.Object ArtisanTest.o                             null
    Instance size: 40 bytes
    Space losses: 3 bytes internal + 0 bytes external = 3 bytes total

--------------------

我们先把默认的开启指针压缩的这个的测试结果题图，方便比对

【默认开启指针压缩】  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

【关闭指针压缩】

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

--------------------

【默认开启指针压缩】  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

【关闭指针压缩】

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

--------------------

最后一个，对于包含多个变量的对象的对象头

【默认开启指针压缩】

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

【关闭指针压缩】

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

--------------------

## UseCompressedOops & UseCompressedClassPointers ##

-XX:+UseCompressedOops           默认开启的压缩所有指针
     -XX:+UseCompressedClassPointers  默认开启的压缩对象头里的类型指针Klass Pointer

## 【指针压缩】开启 VS 关闭 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>类型</th> 
   <th>开启指针压缩</th> 
   <th>关闭指针压缩</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Object</td> 
   <td>16</td> 
   <td>16</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int数组</td> 
   <td>16</td> 
   <td>24</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ArtisanTest对象</td> 
   <td>32</td> 
   <td>40</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

--------------------

## 指针压缩的目的 ##

同一个对象， 不开启指针压缩 8字节 存入堆中和 开启指针压缩4字节存入堆中，哪个更好一些，显而易见。

简言之：为了更好地节省内存，避免GC压力过大。

同时在64位平台的HotSpot中使用32位指针(实际存储用64位)，内存使用会多出1.5倍左右，使用较大指针在主内存和缓存之间移动数据，占用较大宽带。

所以为了减少64位平台下内存的消耗，JVM在1.6以后默认启用指针压缩功能。

--------------------

## 为什么堆内存最好不要超过32G ##

在jvm中，32位地址最大支持4G内存(2的32次方) 。

我们知道以前32位的操作系统 ，内存格中最多存放32位 ，所以  
2的32次方 等于4294967296 字节 = 4 G 。

![我们知道][20200626112006853.png]

64位，不是2的64次方，这个值简直太大了。。。。

在jvm中，32位地址最大支持4G内存(2的32次方)，可以**通过对对象指针的存入堆内存时压缩编码、取出到cpu寄存器后解码方式进行优化**，

举个例子 对象指针在堆中是32位，在寄存器中是35位，2的35次方=32G)，使得jvm只用32位地址就可以支持更大的内存配置(小于等于32G) 。

--------------------

JVM如何处理的？

*  当堆内存小于4G时，不需要启用指针压缩，jvm会直接去除高32位地址，即使用低虚拟地址空间
 *   当堆内存大于32G时，压缩指针会失效，会强制使用64位(即8字节)来对java对象寻址， 那这样的话内存占用较大，GC压力等等

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020062515412388.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[JVM - _Java_Object Header]: https://artisan.blog.csdn.net/article/details/106958768
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020062517061545.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200625233447269.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200625223143428.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200625235547643.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020062522294358.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200626000242252.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200625225418638.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200626000516282.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbmdzaGFuZ3dlaQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20200626112006853.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200626112006853.png