JVM对象内存布局

Hotspot虚拟机中，将对象在内存中存储的布局分为三块：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）、对齐填充（Padding）

对象内存布局

对象头

HotSpot主要将对象头划分为：MarkWord、KlassPointer、数组长度，记录了对象Hash码、对象所属年代、对象锁、锁状态、偏向锁的线程ID、偏向时间、数组长度等等信息

MarkWord

MarkWord用于存储对象自身运行时的数据，例如哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态、持有锁的线程、偏向线程ID、偏向时间戳等。这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机中分别占32bit和64bit。

• 32位MarkWord

32位MarkWord

• 64位MarkWord

64位MarkWord

MarkWord结构搞得那么复杂，是因为需要节省内存，让同一内存区域在不同锁阶段有不同的用处

• hash：保存对象的哈希码，在运行期间调用System.identityHashCode()进行计算，这是一个延迟计算，并将结果赋值到hash内存中
• age：保存对象的分代年龄。记录对象被GC的次数，当该次数到达阈值后就会由年轻代转入老年代
• biased_lock：偏向锁标识位。由于无锁和偏向锁的锁标识都是记01，为了区分引入了一位来标识是否为偏向锁
• lock：锁状态标识。区分锁状态，比如00时表示轻量锁，只有最后2位锁标识（00）有效
• JavaThread：保存持有偏向锁的线程ID。当处于偏行模式时，有线程持有对象，则对象的这里就会保存持有线程的ID，后续再获取锁时就无需再进行尝试获取锁的动作
• epoch：保存偏向时间戳。偏向锁再CAS锁操作过程中，偏向性标识，标识对象更偏向哪个锁

KlassPointer

KlassPointer又称类型指针，是指向对象的类元数据的指针。虚拟机可以通过这个指针来确定这个对象是那个类的实例。

在32位的JVM内，类型指针占4byte
在64位的JVM内，类型指针正常占8byte，若开启指针压缩或者最大堆内存小于32G时占4byte。JDK8后默认开启指针压缩

进行指针压缩的原因：

• 在64位平台的HotSpot中使用32位指针，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会占用较大宽带，同时GC也会承受较大压力
• 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压缩编码、解码方式进行优化，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）

需要注意的是：

• 堆内存小于4G时不需要开启指针压缩，JVM会直接去除32位地址，即使用低虚拟地址空间
• 堆内存大于32G时，压缩指针会失效，会强制使用64（8字节）来对Java对象进行寻址，所以堆内存最好不要大于32G。

数组长度

如果这个对象是一个数组，则对象头中会有一块4byte长度数数据区用于记录数组的长度，如果不是数组则这部分长度为0

Header内存占用

内存布局查看实战

为了验证对象内存布局，可使用Java对象的内部布局工具JOL(JAVA OBJECT LAYOUT)
，用此工具可以查看new出来的一个java对象的内部布局,以及一个普通的java对象占用多少字节。

Maven依赖引入

<!--  JAVA对象布局、大小查看  -->
<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
    <artifactId>jol-core</artifactId>
    <version>0.10</version>
</dependency>

案例

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.err.println(ClassLayout.parseInstance(new Object()).toPrintable());
    }
}

• 开启指针压缩

java.lang.Object object internals:
OFF  SZ   TYPE DESCRIPTION               VALUE
  0   8        (object header: mark)     0x0000000000000001 (non-biasable; age: 0)
  8   4        (object header: class)    0xf80001e5
 12   4        (object alignment gap)    
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total

• 未开启指针压缩

java.lang.Object object internals:
OFF  SZ   TYPE DESCRIPTION               VALUE
  0   8        (object header: mark)     0x0000000000000001 (non-biasable; age: 0)
  8   8        (object header: class)    0x000000001beb1c00
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total

• OFF：偏移地址（Byte）
• SZ：内存占用大小（Byte）
• TYPE DESCRIPTION：类型描述，object header为对象头，object alignment gap为对齐补充
• VALUE：对应内存中当前存储的值