Java对象的内存布局及访问定位是什么
创始人
2024-12-25 16:41:20
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  在HotSpot虚拟机中,对象在内存中的布局分为三块区域:对象头(Header)、实例数据(InstanceData)、对齐填充(Padding)。

对象的内存布局

  对象头包括两部分信息,第一部分用于存储对象自身的运行时数据,如哈希码、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,官方称这部分数据为MarkWord。另外一部分是类型指针,即对象指向它的类元数据的指针,虚拟机通过这个指针确定对象是哪个类的实例。但不是所有的虚拟机实现都会在对象数据上保留类型指针,也就是说查找对象的元数据信息不一定要经过对象本身,这点会在下面对象定位方式中讲到。另外如果对象是一个Java数组,对象头中还会记录数组长度,用来确定Java对象的大小。

HotSpot虚拟机对象头MarkWord

  对象的真正有效数据,也就是代码中定义的字段内容。这部分存储数据受到虚拟机分配策略参数和字段在Java源码中定义顺序的影响。HotSpot虚拟机默认分配策略为longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops。相同宽度的字段总是被分配到一起。在这个前提下,父类中定义的变量会出现在子类之前。如果CompactFields参数为true,那么子类中较窄的变量也可能插到父类变量的空隙中。

  对齐填充并不是必然存在的,也没有特殊含义,它仅仅是占位符。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,也就是对象大小必须是8字节的整数倍。因此当对象实例数据没有对齐时,就会通过对齐填充来补全。

对象的访问定位

  建立对象是为了使用对象,Java程序需要通过Java栈上的reference数据来操作Java堆上的对象。reference类型就是一个指向对象的引用。对象的访问方式取决于虚拟机实现,目前的访问方式主要有使用句柄和直接指针两种。

  如果使用句柄访问,Java堆中将会划分出一块内存作为句柄池,reference中存储的就是对象的句柄地址,而句柄中包含了对象的实例数据与类型数据的地址

  如果使用直接指针访问,reference中存储的直接就是对象地址,但是对象中还会放置访问类型数据的指针。

  这两种对象访问方式各有优劣,使用句柄访问的话,reference中存储的是稳定的句柄地址,垃圾收集时移动对象的话,只会修改句柄中的实例数据指针,而reference本身不需要修改。

  使用直接指针访问的最大好处就是速度更快,节省了一次指针定位的时间,对象访问非常频繁,这种节省极少成多的话也是非常可观。

  HotSpot虚拟机使用的是直接指针访问的方式。

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