2)java虚拟机中对象的内存布局

在HotSpot虚拟机中,对象的内存布局分为三块区域:对象头(Object Header)、实例数据(Instance Data)、对齐填充(Padding)。

  • 对象头(Object Header)
    • 存储对象自身的运行时数据:如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,官方称它为"MarkWord"。对象需要存储的运行时数据很多,其实已经超出了32位、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,MarkWord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。例如,在32位的HotSpot虚拟机中,如果对象处于未被锁定的状态下,那么MarkWord的32bit空间中的25bit用于存储对象哈希码,4bit用于存储对象分代年龄,2bit用于存储锁标志位,1bit固定为0,而在其他状态(轻量级锁定、重量级锁定、GC标记、可偏向)下对象的存储内容见表2-1。
    • 类型指针(即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。(注:并不是所有虚拟机的实现都必须在对象数据里保存类型指针,换句话说,查找对象的类的元数据信息不一定要通过对象本身)另外如果对象是一个数组,那么在对象头中还必须有一块来记录数据的长度,因为虚拟机可以根据普通对象的元数据信息来确定对象的大小,但是从数组的元数据里无法确定数组的大小。
  • 实例数据 (instance Data)
    对象真正存储的有效信息,也是在程序代码中定义的各种类型的字段内容。无论是父类继承的还是子类中定义的,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(OrdinaryObjectPointers),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),那么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。
  • 对齐填充(Padding)
    对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HotSpotVM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。

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