java对象的内存布局分为哪几个区域

本篇内容介绍了“java对象的内存布局分为哪几个区域”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

HotSpot虚拟机中，对象在内存中的布局分为三块区域：对象头、实例数据和对齐填充。

1）对象头：包括标记字段和类型指针两部分内容(注:如果是数组对象，则包含三部分内容)：

1)Mark Word(标记字段)：用于存储运行时对象自身的数据。
	1>占用内存大小与虚拟机位长一致，在运行期间，考虑到JVM的空间效率，Mark Word被设计成为一个非固定的数据结构，以便存储更多有效的数据。
	2>存储运行时对象自身的数据：
	
		哈希码(hash)
		GC分代年龄(age)
		锁标识位：
			01	无锁
			01	偏向锁
			00	轻量级锁
			10	重量级锁
		偏向锁标识位(biased_lock)
			0	无锁
			1	偏向锁
		偏向线程ID(JavaThread*)
		偏向时间戳(epoch)
		
		说明：锁标识位、偏向锁标识位、偏向线程ID等的具体实现均是在monitor对象中完成的。(源码中的ObjectMonitor对象)
	
	3>Mark Word里存储的数据会随着锁标志位的变化而变化，即不同的锁状态，存储着不同的数据：
	
		锁状态		存储内容							锁标识位		偏向锁标识位(是否是偏向锁)		
		--------	------------------------------		--------		--------
		无锁状态	哈希码、GC分代年龄					01				0
		偏向锁		线程ID、偏向时间戳、GC分代年龄		01				1
		轻量级锁	指向栈中锁记录的指针  				00				无
		重量级锁	指向monitor的指针					10				无
		GC标记		无								11				无

2)Class Metadata Address(类型指针)：指向对象的类元数据(方法区的Class数据)，虚拟机通过这个指针确定该对象是哪个类的实例。

3)如果对象是数组类型，则对象头中还存储着数组的长度。

2）实例数据：存放类的属性数据信息，包括父类的属性信息。

3）对齐填充：由于虚拟机要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，填充数据不是必须存在的，仅仅是为了字节对齐。

4）使用JOL(Java Object Layout)工具查看java对象的内存布局：

maven依赖：
	<dependency>
	    <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
	    <artifactId>jol-core</artifactId>
	    <version>0.14</version>
	</dependency>

代码：
	public class TestClassLayout {

	    public static void main(String[] args) {

	        TestClass[] testClassObj = new TestClass[5];

	        // 查看对象内存布局
	        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(testClassObj).toPrintable());
	    }
	}	


结果：
	1	[Lcom.jxn.test.TestClass; object internals:
	2	 OFFSET  SIZE                     TYPE DESCRIPTION                               VALUE
	3	      0     4                          (object header)                           01 00 00 00 (00000001 00000000 00000000 00000000) (1)
	4	      4     4                          (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
	5	      8     4                          (object header)                           82 c1 00 f8 (10000010 11000001 00000000 11111000) (-134168190)
	6	     12     4                          (object header)                           05 00 00 00 (00000101 00000000 00000000 00000000) (5)
	7	     16    20   com.jxn.test.TestClass TestClass;.<elements>                     N/A
	8	     36     4                          (loss due to the next object alignment)
	9	Instance size: 40 bytes
	10	Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total

	对象头：
		第3行+第4行：	Mark Word(标记字段)
		第5行：		类型指针
		第6行：		数组长度
	实例数据：
		第7行：		数组中存储了5个TestClass对象的引用(开启指针压缩后，类型引用占4个字节)，故占用5*4=20个字节。
	对齐填充：
		第8行：		对象头+实例数据 占用的内存为36字节(不是8的整数倍)，故需要4字节的对齐填充。

	对象占用的总空间：
		第9行

	内存浪费的总空间：
		第10行：		对齐填充消耗了4个字节。

		说明：若数组的长度改为6，则 对象头+实例数据 占用的内存为40字节(8的整数倍)，故不会出现对齐填充：

		[Lcom.jxn.test.TestClass; 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)                           82 c1 00 f8 (10000010 11000001 00000000 11111000) (-134168190)
		     12     4                          (object header)                           06 00 00 00 (00000110 00000000 00000000 00000000) (6)
		     16    24   com.jxn.test.TestClass TestClass;.<elements>                     N/A
		Instance size: 40 bytes
		Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total

5）hotspot/src/share/vm/oops/markOop.hpp 源码中的说明：

// The markOop describes the header of an object.
//
// Note that the mark is not a real oop but just a word.
// It is placed in the oop hierarchy for historical reasons.
//
// Bit-format of an object header (most significant first, big endian layout below):
//
//  32 bits:
//  --------
//             hash:25 ------------>| age:4    biased_lock:1 lock:2 (normal object)
//             JavaThread*:23 epoch:2 age:4    biased_lock:1 lock:2 (biased object)
//             size:32 ------------------------------------------>| (CMS free block)
//             PromotedObject*:29 ---------->| promo_bits:3 ----->| (CMS promoted object)
//
//  64 bits:
//  --------
//  unused:25 hash:31 -->| unused:1   age:4    biased_lock:1 lock:2 (normal object)
//  JavaThread*:54 epoch:2 unused:1   age:4    biased_lock:1 lock:2 (biased object)
//  PromotedObject*:61 --------------------->| promo_bits:3 ----->| (CMS promoted object)
//  size:64 ----------------------------------------------------->| (CMS free block)
//
//  unused:25 hash:31 -->| cms_free:1 age:4    biased_lock:1 lock:2 (COOPs && normal object)
//  JavaThread*:54 epoch:2 cms_free:1 age:4    biased_lock:1 lock:2 (COOPs && biased object)
//  narrowOop:32 unused:24 cms_free:1 unused:4 promo_bits:3 ----->| (COOPs && CMS promoted object)
//  unused:21 size:35 -->| cms_free:1 unused:7 ------------------>| (COOPs && CMS free block)
//
//  - hash contains the identity hash value: largest value is
//    31 bits, see os::random().  Also, 64-bit vm's require
//    a hash value no bigger than 32 bits because they will not
//    properly generate a mask larger than that: see library_call.cpp
//    and c1_CodePatterns_sparc.cpp.
//
//  - the biased lock pattern is used to bias a lock toward a given
//    thread. When this pattern is set in the low three bits, the lock
//    is either biased toward a given thread or "anonymously" biased,
//    indicating that it is possible for it to be biased. When the
//    lock is biased toward a given thread, locking and unlocking can
//    be performed by that thread without using atomic operations.
//    When a lock's bias is revoked, it reverts back to the normal
//    locking scheme described below.
//
//    Note that we are overloading the meaning of the "unlocked" state
//    of the header. Because we steal a bit from the age we can
//    guarantee that the bias pattern will never be seen for a truly
//    unlocked object.
//
//    Note also that the biased state contains the age bits normally
//    contained in the object header. Large increases in scavenge
//    times were seen when these bits were absent and an arbitrary age
//    assigned to all biased objects, because they tended to consume a
//    significant fraction of the eden semispaces and were not
//    promoted promptly, causing an increase in the amount of copying
//    performed. The runtime system aligns all JavaThread* pointers to
//    a very large value (currently 128 bytes (32bVM) or 256 bytes (64bVM))
//    to make room for the age bits & the epoch bits (used in support of
//    biased locking), and for the CMS "freeness" bit in the 64bVM (+COOPs).
//
//    [JavaThread* | epoch | age | 1 | 01]       lock is biased toward given thread
//    [0           | epoch | age | 1 | 01]       lock is anonymously biased
//
//  - the two lock bits are used to describe three states: locked/unlocked and monitor.
//
//    [ptr             | 00]  locked             ptr points to real header on stack
//    [header      | 0 | 01]  unlocked           regular object header
//    [ptr             | 10]  monitor            inflated lock (header is wapped out)
//    [ptr             | 11]  marked             used by markSweep to mark an object not valid at any other time
//
//    We assume that stack/thread pointers have the lowest two bits cleared.

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