JVM：对象的内存布局

对象的内存布局

对象在堆内存中的存储布局可以划分为三个部分：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。

ps：这个对象所属类的方法信息，静态变量是不存储在对象实例中的，没有必要。

对象头

（类比http 请求头，不存储对象实际数据的）

其中对象头的内存布局如下图:

Mark Work

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、偏向时间戳等信息都存储在mar work。

考虑到虚拟机的空间效率，Mark Work 设计的比较巧妙（32或者64 的BitMap），它是动态的，目的极小的空间内存储尽量多的数据，根据对象的状态复用自己的存储空间。

Klass Work 和数组长度

Klass Work 是类型指针，即对象指向它的类型元数据的指针。Java虚拟机通过这个指针来确定该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（下面会说到）

此外，如果对象是一个Java数组，那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据，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，但是如果数组的长度是不确定的，将无法通过元数据中的信息推断出数组的大小。 所以如果对象为数组的话，还需要记录数组大小的一块存储空间。

实例数据

这部分是对象真正存储的有效信息，即我们在程序代码里面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字段都必须记录起来。

对齐填充

这并不是必然存在的，也没有特别的含义，它仅仅起着占位符的作用。由于HotSpot虚拟机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，换句话说就是任何对象的大小都必须是8字节的整数倍。对象头部分已经被精心设计成正好是8字节的倍数，因此，如果对象实例数据部分没有对齐的话，就需要通过对齐填充来补全。

附：前面说到查找对象的元数据信息并不一定要经过对象本身。下面就说到了

我们知道平时我们在类中定义成员属性或者局部属性，在传递参数的时候是值传递，可以理解是把该属性的一个引用传递过去，通过这个引用（包含了定位信息），可以找到这个引用指向的对象在内存中的位置（也就是通过这个引用，可以访问对象）。

对象访问方式也是由虚拟机实现而定的，主流的访问方式主要有使用句柄和直接指针两种：

1. 如果使用句柄访问的话，Java堆中将可能会划分出一块内存来作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自具体的地址信息

2. 如果使用直接指针访问的话，Java堆中对象的内存布局就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，reference中存储的直接就是对象地址，如果只是访问对象本身的话，就不需要多一次间接访问的开销

使用直接指针来访问最大的好处就是速度更快，它节省了一次指针定位的时间开销，由于对象访问在Java中非常频繁，因此这类开销积少成多也是一项极为可观的执行成本，就虚拟机HotSpot而言，它主要使用第二种方式进行对象访问（有例外情况，如果使用了Shenandoah收集器的话也会有一次额外的转发），但从整个软件开发的范围来看，在各种语言、框架中使用句柄来访问的情况也十分常见