java对象的内存布局

1对象的内存布局

1普通对象实例与数组对象实例的数据结构图

或者

2 在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局如下

• 对象头（Header）：
  • markword：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位的虚拟机（未开启压缩指针）中分别为32bit和64bit。
  • klass ：对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。并不是所有的虚拟机实现都必须在对象数据上保留类型指针，换句话说查找对象的元数据信息并不一定要经过对象本身。 
  • 数组长度（只有数组对象有） ：如果对象是一个数组，那在对象头中还必须有一块数据用于记录数组长度。
    • 因为虚拟机可以通过普通Java对象的元数据信息确定Java对象的大小，但是从数组的元数据中无法确定数组的大小。
• 实例数据（Instance Data）：
  • 是对象真正存储的有效信息，也是在程序代码中所定义的各种类型的字段内容。
  • 无论是从父类继承下来的，还是在子类中定义的，都需要记录起来。
  •  这部分的存储顺序会受到虚拟机分配策略参数（FieldsAllocationStyle）和字段在Java源码中定义顺序的影响。HotSpot虚拟机 默认的分配策略为longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops（Ordinary Object Pointers），从分配策略中可以看出，相同宽度的字段总是被分配到一起。在满足这个前提条件的情况下，在父类中定义的变量会出现在子类之前。如果 CompactFields参数值为true（默认为true），那子类之中较窄的变量也可能会插入到父类变量的空隙之中。（可看https://blog.csdn.net/zqz_zqz/article/details/70246212）
• 对齐填充（Padding）：
  • 齐填充并不是必然存在的，也没有特别的含义，它仅仅起着占位符的作用。
  • 由于HotSpot VM的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，换句话说，就是对象的大小必须是8字节的整数倍。而对象头部分正好是8字节的倍数（1倍或者2倍），因此，当对象实例数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来补全。
     

3对象大小计算

1. 在32位系统下，存放Class指针的空间大小是4字节，MarkWord是4字节，对象头为8字节。 
2. 在64位系统下，存放Class指针的空间大小是8字节，MarkWord是8字节，对象头为16字节。 
3. 64位开启指针压缩的情况下，存放Class指针的空间大小是4字节，MarkWord是8字节，对象头为12字节。 数组长度4字节+数组对象头8字节(Class指针4字节（未开启指针压缩的64位为8字节）+数组markword为4字节（64位未开启指针压缩的为8字节）)+对齐4=16字节。 
4. 静态属性不算在对象大小内。

4 markword补充

对象需要存储的运行时数据很多，其实已经超出了32、64位Bitmap结构所能记录的限度，但是对象头信息是与对象自身定义的数据无关的额外存储成本，考虑到虚拟机的空间效率，Mark Word被设计成一个非固定的数据结构以便在极小的空间内存储尽量多的信息，它会根据对象的状态复用自己的存储空间。

案例

在32位的HotSpot虚拟机中对象未被锁定的状态下，Mark Word的32个Bits空间中的25Bits用于存储对象哈希码（HashCode），4Bits用于存储对象分代年龄，2Bits用于存储锁标志 位，1Bit固定为0（下图的无锁太那行对应的数据） 。

 

HotSpot虚拟机对象头Mark Word

存储内容	标志位	状态
对象哈希码、对象分代年龄	01	未锁定
指向锁记录的指针	00	轻量级锁定
指向重量级锁的指针	10	膨胀（重量级锁定）
空，不需要记录信息	11	GC标记
偏向线程ID、偏向时间戳、对象分代年龄	01	可偏向

 

2、示例

2.1在Hotspot JVM中，32位机器下，Integer对象的大小是多少？

根据普通对象实例与数组对象实例的数据结构图，那么我们可以得出Integer的对象的结构如下：

 

Integer只有一个int类型的成员变量value，所以其对象实际数据部分的大小是4个字节，然后再在后面填充4个字节达到8字节的对齐，所以可以得出Integer对象的大小是16个字节，是原生的int类型的4倍。

2.2 在Hotspot JVM中，32位机器下，数组对象的大小是多少？

关于对象内存布局更多的内容，可以看这篇文章：Java Objects Memory Structure