Java 对象布局及其组成

在 hotspot 虚拟机中，对象在内存中布局可以被分为三部分：对象头/实例数据/补位数据。下面一张图是一个普通 java 对象和一个数组对象的结构组成：

Java 对象组成

Hotspt 采用了 OOP-Klass 模型。 它是描述 java 对象实例的模型，可分为两部分：

• OOP （Ordinary Object Pointer）指的是普通对象指针，它包含 MarkWord 和Klass 指针。MarkWord 用于存储当前对象运行时的一些状态数据；Klass 指针则指向 Klass，用来告诉当前指针指向的对象是什么类型，即对象是使用哪个类创建出来的
• 之所以采用这种一分为二的对象模型，是因为 hotspot jvm 的设计者不想让每个对象中都包含一个 virtual table （虚函数表）， 所以把对象模型拆成 klass 和 oop，其中 oop 不包含任何虚函数，而 klass 含有虚函数表，可以进行method dispatch

对象的模型如下：

volatile markOop _mark;  //标识运行时数据
union _metadata {
	Klass*      _klass;
	narrowKlass _compressed_klass;
} _metadata;  //klass指针

对象头

对象头主要有两部分（数组对象有三组分）组成。 Markword, Klass 指针（数组对象的话，还有一个 length）。

MarkWord

标记字主要存储对象运行时的一部分数据。主要内容有 hashcode，GC 分代年龄，锁状态标志位，线程锁标记，偏向线程ID，偏向时间戳等。MarkWord 在32位和64位虚拟机上的大小分别位32bit 和 64bit，它的最后 2 bit 是锁标志位，用来标记当前对象的状态，具体如下：

32 位 vm 在不同状态下 Markword 结构如下：

Klass 指针（元数据指针）

Klass 主要指向对象所属的类信息（class metadata）。虚拟机使用它来确定当前对象属于哪个类。klass 包含类的元数据信息，像类的方法，常量池等。你可以把它当作 java 里的 java.lang.Class 对象

数组长度

如果这个对象是数组类对象，那么如上图右侧所示，会在对象头里额外的添加一个记录数组长度的字段

实例数据

这部分主要存储的是对象实际的数据

对齐填充

hotspot vm 的自动内存管理系统要求对象起始地址比必须位 8 字节的整数倍，即对象的大小必须是 8 字节的整数倍。而对象头部分正好是 8 字节的整数倍，因此，当对象实例数据部分没有对齐时，此时需要对齐填充来补齐

Java 对象大小计算

首先，对象头大小的确定

• 在32位系统中，存放 Class 的指针空间大小为 4 字节，MarkWord 为 4 字节，即对象头为 8 字节
• 在64 位系统中，存放 Class 指针的空间大小为 8 字节， MarkWord 为 8 字节，即对象头大小为 8 字节
• 64 位系统下，如果开启了指针压缩，存放 Class指针的空间大小为 4 字节，MarkWord 为 8 字节，即对象头为 12 字节
• 对于对象数据结构，参照上述三个规则，额外加上一个数组长度所含用的 4 个字节，就是最终对象头的大小
• 计算对象的大小时，静态数据是不会被考虑进去的

有很多中方法计算，这里我们使用 jol 进行计算
首先假设我们待计算的对象所属的 Class 结构如下：

public class JOLSample_10_DataModels {

    /*
     * This example shows the differences between the data models.
     *
     * First layout is the actual VM layout, the remaining three
     * are simulations. You can see the reference sizes are different,
     * depending on VM bitness or mode. The header sizes are also
     * a bit different, see subsequent examples to understand why.
     */

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Layouter l;

        l = new CurrentLayouter();
        System.out.println("*****  " + l);
        System.out.println(ClassLayout.parseClass(A.class, l).toPrintable());

        l = new HotSpotLayouter(new X86_32_DataModel());
        System.out.println("***** " + l);
        System.out.println(ClassLayout.parseClass(A.class, l).toPrintable());

        l = new HotSpotLayouter(new X86_64_DataModel());
        System.out.println("***** " + l);
        System.out.println(ClassLayout.parseClass(A.class, l).toPrintable());

        l = new HotSpotLayouter(new X86_64_COOPS_DataModel());
        System.out.println("***** " + l);
        System.out.println(ClassLayout.parseClass(A.class, l).toPrintable());
    }

    public static class A {
        Object a;
        Object b;
    }

}

其在不同环境下的内存布局如下：

参考：

1. java 的对象结构
2. JOLSample_10_DataModels

Java 对象布局及其组成

原文：https://www.cnblogs.com/neocxf/p/12600114.html