Advanced Java-05-对象内存结构

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HotSpot 虚拟机中，对象在 Heap 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

在HotSpot里对象头包括3部分(如果此对象不是数组，则只包括前2部分):

  1. 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，这部分数据的长度在32位和64位VM中分别为32bit和64bit;
  2. Class Metadata Address: klass类型指针, 用来指向对象对应的Class对象（其对应的元数据对象）的内存地址。这部分数据的长度在32位和64位VM中分别为32bit和64bit。64位开启指针压缩的情况下, 这部分占32bit;
  3. Array Length: 如果是数组对象，还需要有一个Array Length保存数组长度的空间，32bit

对象头

对象头中的 Mark Word

../_images/Advanced-Java.Object.MarkWord64.png

对于 64bit 的 JVM，Mark Word 的大小是 64bit（8 字节），根据对象的不同状态，对象的 Mark Word 存储的内容也不同：

  • tag=01：无锁状态下，保存的是对象 hashCode 和 GC 的分代年龄
  • tag=01、00、10：如果使用了该对象的同步锁（对该对象使用了 Synchronized 代码块），对象的 Mark Word 会存储锁相关的信息，这部分参考 @ref Java-并发.03.Synchronized
  • tag=11：GC 标记，例如 forwarding pointer 等 @ref Advanced-Java.03a.GC

如果对象调用过 hashCode 方法，计算出的 hash 值缓存在 Mark Word

Java GC详解 - 最全面的理解Java对象结构 - 对象指针 OOPs | HeapDump性能社区:

  1. Hashcode 尽量只计算一次，计算出后，对于无锁对象，保存在对象标记字 Markword 中。
  2. 处于各种锁状态的话（除了偏向锁），都会修改并占用 Markword 导致需要其他地方缓存计算好的 hashcode，对于重量锁是对应的 Monitor 中保存，对于轻量锁是所指向的锁记录的指针中保存。
  3. 对于偏向锁，由于没法哈希值，所以只要计算过哈希值，就不会再进入偏向锁的状态，而是直接从轻量锁开始。
  4. 对于 JDK 15 之后引入的异步 Monitor 降级（Async Monitor Deflation），需要在这个过程完成或者未开始的时候读取 monitor 对象的 hashcode 缓存。对于这个特性的详细说明，可以参考：Async Monitor Deflation

分代年龄，是该对象经历的 Young GC 次数，超过 -XX:MaxTenuringThreshold=n 的对象会被晋升至老年代，因为这个分代年龄只有 4bit，所以最大值是 15，上面提到的 MaxTenuringThreshold 不能超过 15（默认也是 15）// 关于对象的动态年龄计算，参考 Advanced-Java.03b.GC案例分析

GC 标记：使用带有“整理”功能的 GC，即 GC 前后对象地址可能发生变化，就需要这部分存储 “forwarding pointer” 参考 Advanced-Java.03a.GC /Copying GC 和 Mark-Compact

对象头中的 Class Pointer

指向对象实的 Class 的指针。Java 7 之前指向的区域位于持久代（Permanent Generation），Java 8 之后，持久代废弃，引入了元数据区的概念（Metaspace），所以 Java 8 之后指向的是这个元数据区。

这个指针可能是被压缩的，就是压缩指针（Compressed OOPs）。当开启对象压缩时占用4字节（JVM 默认开启），关闭时占用8字节。

如果字节对齐 -XX:ObjectAlignmentInBytes 设置为 8，那么堆超过 32G 时，压缩指针会失效；

@ref: Java GC详解 - 最全面的理解Java对象结构 - 对象指针 OOPs | HeapDump性能社区

实例数据

去掉对象头, 剩下的是实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）:
实例数据部分包括了对象的所有成员变量，其大小由各个成员变量的大小决定，比如：byte和boolean是1个字节，short和char是2个字节，int和float是4个字节，long和double是8个字节，reference是4个字节（64位系统中是8个字节）。
非final非static成员属性才在这里, final的常量属性在方法区; static的属性在class对象里, class对象也在堆区.

对齐填充

填充字节, 使得对象的大小是8的倍数