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一文搞懂Java对象内存布局

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一文搞懂Java对象内存布局

文章目录
  • 对象内部有什么?
  • 对象头
  • 实例数据
  • 对齐填充
  • 补充:数组对象

对象内部有什么?

有没有同学好奇,对象内部存放了什么?

像我们这样通过这样的类创建的对象,内部有什么东西呢?

public class Human{
    int age;
    String name;
}

答案就是三部分,对象头,实例数据,对齐填充,如下图所示。其中最关键的是对象头,下面重点来讲一讲。

对象头

从上图可以看到,对象头中有对象标记,类元信息,下面分别来说下。

对象标记也被称之为Mark Word,是很重要的内容,存储了如下信息。

1.哈希码,这个很好理解,每个对象调用hashcode方法,都会有对应的hash码,真实的位置就存在在这里。
2.GC标记,用来标记下次需要回收的对象。
3.GC次数,当达到15次时,对象会被扔到老年代。
4.同步锁标记,一般记录的是线程的id,普通对象标记为null。
5.偏向锁持有者,这也是有锁状态下才会记录的。

更详细的可以看这张图。

还有一个是类元信息,指向了该对象类元数据的首地址,说人话就是:同一个类,new出的不同对象,不同的对象都指向同一个类信息模板,用来确定这个类是哪个类的实例。

现在问题来了,一个对象头有多大呢?

口说无凭,上代码,首先我们需要引入maven依赖

 
            org.openjdk.jol
            jol-core
            0.9
 

以之前的Human对象为例,但我们先将属性给去掉,防止干扰。

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Human human = new Human();
        //打印对象的大小的方法
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(human).toPrintable());

    }
}

class Human {

}

打印如下。

可以看到,对象的大小为16字节,如果你们直接复制,打印的大小应该是12字节,因为jvm默认开启了压缩指针,这玩意可以减小空间的占用,一般都是开启的,但为了实验,我们可以先关闭一下,在vm参数栏里加入这个参数,取消压缩指针:-XX:-UseCompressedClassPointers,就能得到和我一样的效果。

我们还可以分析下,从OFFSET 0到4,即上图的前两行,其实就是对象标记,占8字节,而类元信息,也可以叫做类型指针,也占8字节,总计16字节。

可能有人也要提出疑问了,你怎么知道前两行是对象标记呢?因为对象标记和类型指针各占64位,两行二进制数也正好是64位。

实例数据

实例数据就比较简单了,我们将Human对象的属性进行填充,再次运行代码。

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Human human = new Human();
        //打印对象的大小的方法
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(human).toPrintable());

    }
}

class Human {

    private int age;

    private String name;

}

打印如下

可以看到,多了两行数据,正好对应了age和name属性,各占4字节,加上原先的16字节,所以这个对象总共是24字节,这就是实例数据,需要注意,它不仅存放了类的属性信息,还包含父类的属性,有兴趣可以自己测试下。

对齐填充

再以之前的对象为例,新增一个属性,看会发生什么变化。

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Human human = new Human();
        //打印对象的大小的方法
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(human).toPrintable());

    }
}

class Human {

    private int age;

    private String name;

    private boolean flag;
}

打印如下

可以看到,在布尔值属性的下方填充了3字节,最后又填充了4字节,共7字节,最终大小为32字节,其实对齐填充就是起到补充空位的作用的,因为JVM强制规定一个对象的大小必须是8的倍数,我想是为了位运算考虑吧,更深层次没有研究。但对齐填充并不是必须的,之前的例子就是24字节,不需要填充。

补充:数组对象

数组对象与其他对象不一样,内部还存储了数组长度,让我们来验证一下。

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        byte[] arr = new byte[10];
        //打印对象的大小的方法
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(arr).toPrintable());

    }
}

打印如下

可以看到,红框内的大小指是就是数组的长度,而如果是整型,SIZE大小为length*4,这点不要忽略了,因为是以字节数来表示大小的。

最后来张图总结一下。

困境是留给你以后回头看的,不是给你现在看的。

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