淺談java object對象在heap中的結構

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對象和其隱藏的秘密

java.lang.Object大傢應該都很熟悉瞭，Object是java中一切對象的鼻祖。

接下來我們來對這個java對象的鼻祖進行一個詳細的解剖分析，從而理解JVM的深層次的秘密。

工具當然是使用JOL：

@Slf4j
public class JolUsage {

    @Test
    public void useJol(){
        log.info("{}", VM.current().details());
        log.info("{}", ClassLayout.parseClass(Object.class).toPrintable());
        log.info("{}", ClassLayout.parseInstance(new Object()).toPrintable());
    }
}

代碼很簡單，我們打印JVM的信息，Object class和一個新的Object實例的信息。

看下輸出：

[main] INFO com.flydean.JolUsage – # Running 64-bit HotSpot VM.

# Using compressed oop with 3-bit shift.

# Using compressed klass with 3-bit shift.

# WARNING | Compressed references base/shifts are guessed by the experiment!

# WARNING | Therefore, computed addresses are just guesses, and ARE NOT RELIABLE.

# WARNING | Make sure to attach Serviceability Agent to get the reliable addresses.

# Objects are 8 bytes aligned.

# Field sizes by type: 4, 1, 1, 2, 2, 4, 4, 8, 8 [bytes]

# Array element sizes: 4, 1, 1, 2, 2, 4, 4, 8, 8 [bytes]

10:27:32.311 [main] INFO com.flydean.JolUsage – java.lang.Object object internals:

 OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE

      0    12        (object header)                           N/A

     12     4        (loss due to the next object alignment)

Instance size: 16 bytes

Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total

10:27:32.312 [main] INFO com.flydean.JolUsage – java.lang.Object 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)                           86 06 00 00 (10000110 00000110 00000000 00000000) (1670)

     12     4        (loss due to the next object alignment)

Instance size: 16 bytes

Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total3

從上面的結果我們知道，在64位的JVM中，一個Object實例是占用16個字節。

因為Object對象中並沒有其他對象的引用，所以我們看到Object對象隻有一個12字節的對象頭。剩下的4個字節是填充位。

Object對象頭

那麼這12字節的對象頭是做什麼用的呢？

如果想要深入瞭解這12字節的對象頭，當然是要去研讀一下JVM的源碼：src/share/vm/oops/markOop.hpp。

有興趣的小夥伴可以去看看。如果沒有興趣，沒關系，這裡給大傢一個張總結的圖：

javaObject對象的對象頭大小根據你使用的是32位還是64位的虛擬機的不同，稍有變化。這裡我們使用的是64位的虛擬機為例。

Object的對象頭，分為兩部分，第一部分是Mark Word，用來存儲對象的運行時數據比如：hashcode，GC分代年齡，鎖狀態，持有鎖信息，偏向鎖的thread ID等等。

在64位的虛擬機中，Mark Word是64bits，如果是在32位的虛擬機中Mark Word是32bits。

第二部分就是Klass Word，Klass Word是一個類型指針，指向class的元數據，JVM通過Klass Word來判斷該對象是哪個class的實例。

且慢！

有的小夥伴可能發現瞭問題，之前我們用JOL解析Object對象的時候，Object head大小是12字節，也就是96bits，這裡怎麼寫的是128bits？

沒錯，如果沒有開啟COOPs就是128bits，如果開啟瞭COOPs，那麼Klass Word的大小就從64bits降到瞭32bits。

還記得我們之前講的COOPs嗎？

COOPs就是壓縮對象指針技術。

對象指針用來指向一個對象，表示對該對象的引用。通常來說在64位機子上面，一個指針占用64位，也就是8個字節。而在32位機子上面，一個指針占用32位，也就是4個字節。

實時上，在應用程序中，這種對象的指針是非常非常多的，從而導致如果同樣一個程序，在32位機子上面運行和在64位機子上面運行占用的內存是完全不同的。64位機子內存使用可能是32位機子的1.5倍。

而壓縮對象指針，就是指把64位的指針壓縮到32位。

怎麼壓縮呢？64位機子的對象地址仍然是64位的。壓縮過的32位存的隻是相對於heap base address的位移。

我們使用64位的heap base地址+ 32位的地址位移量，就得到瞭實際的64位heap地址。

對象指針壓縮在Java SE 6u23 默認開啟。在此之前，可以使用-XX:+UseCompressedOops來開啟。

數組對象頭

java中有一個非常特別的對象叫做數組，數組的對象頭和Object有什麼區別嗎？

我們用JOL再看一次：

log.info("{}",ClassLayout.parseClass(byte[].class).toPrintable());

log.info("{}",ClassLayout.parseInstance("www.flydean.com".getBytes()).toPrintable());

上面的例子中我們分別解析瞭byte數組的class和byte數組的實例：

10:27:32.396 [main] INFO com.flydean.JolUsage – [B object internals:

 OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE

      0    16        (object header)                           N/A

     16     0   byte [B.<elements>                             N/A

Instance size: 16 bytes

Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total

10:27:32.404 [main] INFO com.flydean.JolUsage – [B 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)                           22 13 07 00 (00100010 00010011 00000111 00000000) (463650)

     12     4        (object header)                           0f 00 00 00 (00001111 00000000 00000000 00000000) (15)

     16    15   byte [B.<elements>                             N/A

     31     1        (loss due to the next object alignment)

Instance size: 32 bytes

Space losses: 0 bytes internal + 1 bytes external = 1 bytes total

看到區別瞭嗎？我們發現數組的對象頭是16字節，比普通對象的對象頭多出瞭4個字節。這4個字節就是數組的長度。

整個對象的結構

好瞭，寫到這裡我們來總結一下，java對象的結構可以分為普通java對象和數組對象兩種：

數組對象在對象頭中多瞭一個4字節的長度字段。

大傢看到最後的字節是padding填充字節，為什麼要填充呢？

因為JVM是以8字節為單位進行對其的，如果不是8字節的整數倍，則需要補全。

以上就是淺談java object對象在heap中的結構的詳細內容，更多關於java object對象在heap中的結構的資料請關註WalkonNet其它相關文章！

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