Java 對象詳解(從JVM角度)
簡(jiǎn)介
JVM 內存詳解 已經(jīng)詳細介紹了 JVM 內存的結構，本文主要講講 Java 對象到底是什么樣子的，方便我們了解 Java 對象。
對象結構
對象頭區域
HotSpot 虛擬機的對象頭包含兩部分信息：
- 第一部分是用于存儲對象自身的運行時(shí)數據，如哈希碼、GC 分代年齡信息、鎖狀態(tài)標識、線(xiàn)程持有的鎖、偏向線(xiàn)程 ID、偏向時(shí)間戳等，這部分數據的長(cháng)度在 32 位和 64 位虛擬機中分別為 32Bit 和 64Bit，官方稱(chēng)為 “Mark Word”。對需要存儲的運行時(shí)數據很多，其實(shí)已經(jīng)超過(guò)了 32Bit 或者 64Bit Bitmap 結構所能記錄的長(cháng)度，但是對象頭信息是與對象自身定義的數據無(wú)關(guān)的額外存儲成本，考慮到虛擬機的空間效率，Mark Word 被設計成一個(gè)非固定的數據結構已便在極小的內存空間存儲盡量多的信息。它會(huì )根據對象的狀態(tài)復用自己的存儲空間。例如，在 32 位的 HotSpot 虛擬機中，如果對象處于未被鎖定的狀態(tài)下，那么 Mark Word 的 32Bit 空間中的 25bit 用于存儲哈希碼，4Bit 用于存儲對象的分代年齡標識，2Bit 用于存儲鎖標示位，1Bit 固定為 0.
- 第二部分是類(lèi)型指針，即對象指向它的類(lèi)元數據的指針，虛擬機通過(guò)這個(gè)指針來(lái)確定這個(gè)對象是哪個(gè)類(lèi)的實(shí)例。并不是所有的虛擬機實(shí)現都必須在對象數據上保留類(lèi)型指針，換句話(huà)說(shuō)，查找對象的元數據信息并不一定要經(jīng)過(guò)對象本身。如果對象是一個(gè) Java 數組，那在對象頭中還必須有一塊用于記錄數組長(cháng)度的數據，因為虛擬機可以通過(guò)普通 Java 對象的元數據信息確定 Java 對象的大小，但是從數組的元數據中卻無(wú)法確定數據的大小。
實(shí)例數據
實(shí)例數據區域存儲對象有用信息，包含程序代碼中所定義的各種類(lèi)型的字段內容，無(wú)論是從父類(lèi)繼承下來(lái)的還是在子類(lèi)中定義的，都需要記錄下來(lái)。這部分的存儲順序會(huì )受到虛擬機分配策略參數和字段在 Java 源碼中定義的順序的影響。HotSpot 虛擬機默認的分配策略為 longs/doubles、ints、shorts/charts、bytes/booleans、oops(Ordinary Object Pointers)，從分配策略中可以看出，相同寬度的字段總是被分配到一起。
對齊填充
對齊填充區域也是不一定存在的內存，因為 HotSpot 虛擬機要求對象大小必須是 8 整數倍，所以當對象頭與實(shí)例數據不滿(mǎn)足時(shí)需要這塊區域補充。
對象的訪(fǎng)問(wèn)定位
目前主流 JVM 訪(fǎng)問(wèn)對象的方式有兩種： 使用句柄和指針。
如果使用句柄方式的話(huà)，那么 Java 堆中將會(huì )劃分出一塊內存來(lái)作為句柄池，reference 中存儲的就是對象的句柄地址，而句柄中包含了對象實(shí)例數據與類(lèi)型數據各自的具體地址信息，如下圖所示：
如果通過(guò)指針訪(fǎng)問(wèn)對象，那么 Java 堆對象中就必須考慮如何放置訪(fǎng)問(wèn)類(lèi)型數據的相關(guān)信息，而 reference 中存儲直接就是對象的地址，如下圖所示：
這兩種訪(fǎng)問(wèn)方式各有優(yōu)勢，使用句柄來(lái)訪(fǎng)問(wèn)的最大好處就是 reference 中存儲的是穩定的句柄地址，在對象被移動(dòng)（垃圾收集時(shí)移動(dòng)對象時(shí)非常普遍的行為）時(shí)只會(huì )改變句柄中的實(shí)例數據指針，而 reference 本身不需要修改；使用指針訪(fǎng)問(wèn)方式的最大好處就是速度更快，它節省了一次指針定位的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)，由于對象的訪(fǎng)問(wèn)在 Java 中非常頻繁，因此這類(lèi)開(kāi)銷(xiāo)積少成多后也是一項非?？捎^(guān)的執行成本。HotSpot 就是使用指針訪(fǎng)問(wèn)的方式。
參考文檔
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