【JUC】二十六、Java对象内存布局和对象头

0、前置

heap（堆区），分为新生区new、养老区old、元空间Metaspace，其中new区又分为伊甸园eden、幸存者0区s0、幸存者1区s1

new一个对象，在内存中的位置是堆 ? 新生区? 伊甸园区

Object object = new Object();

1、对象的内存布局

在HotSpot虚拟机里，对象在堆内存中的存储布局可以划分为三个部分：对象头(Header)、实例数据 (Instance Data)、对齐填充 (Padding)，其中，对齐填充用于保证对象内存总长度是8个字节的倍数。

对象头：

对象头分为对象标记markOop和类元信息klassOop（两种英文都行，Oop用于JDK源代码）

2、对象头之对象标记Mark Word

public class ObjectHeadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Object o = new Object();   //这样new一个对象，占内存多少？
        System.out.println(o.hashCode());  //这个hashcode记录在对象的什么地方？
        synchronized (o){ 
            //...同步锁标记？
        }
        System.gc(); //15次gc后，还没被处理的，可从新生区移动到养老区，怎么记录次数的？
    }
}

以下是对象头中的对象标记的结构：

在64位系统中，Mark Word占了8个字节，类型指针占了8个字节，一共是16个字节。单看Mark Word，8字节，64Bit，结构如下：

Mark Word中默认存储对象的HashCode、分代年龄和锁标志位等信息。这些信息都与对象自身的属性定义无关，所以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存储尽量多的数据。它会根据对象的状态复用自己的存储空间，也就是说在运行期间MarkWord里存储的数据会随着锁标志位的变化而变化

总之，对象布局、GC回收和锁升级就是对象标记MarkWord里面标志位的变化。

3、对象头之类元信息

类型指针，指向对象的类元数据，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例

public class Customer{

	int id;

	String name;
}


//三个对象，同一个类，即同一个模板，对象头的类元指针指向相同
Customer c1 = new Customer();
Customer c2 = new Customer();
Customer c3 = new Customer();

一句话，每次new对象出来的，指向那个统一的多个实例对象的那个模板。

Q：对象头多大？

在64位系统中，Mark Word占了8个字节，类型指针占了8个字节，一共是16个字节。

4、实例数据

存放类的属性(Field)数据信息，包括父类的属性信息

如下：此时new这个对象，没有属性，只有一个对象头，16字节大小（忽略压缩指针的影响）

class Customer{

}

引入属性：一个int 4 字节，一个boolean 1字节，16+4+1=21字节

class Customer{

	int id;

	boolean flag;
}

此时，21字节不是8的整数倍，需要进行对齐填充，补到24字节。

5、对齐填充

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，这部分内存按8字节补充对齐。

6、对象内存布局之JOL证明

JOL即Java Object LayOut，一个开箱即用的小工具，用于分析和展示Java对象在JVM中的大小布局。JOL官网：http://openjdk.java.net/projects/code-tools/jol/ 。

<!--jol-->
<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
    <artifactId>jol-core</artifactId>
    <version>0.9</version>
</dependency>

小试一下：

//VM的详细情况
System.out.println(VM.current().details());
//所有的对象分配的字节数都是8的整数倍
System.out.println(VM.current().objectAlignment());

Object object = new Object();
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable());

类型指针只有4字节，而不是前面说的8字节的事，后面说。列的含义：

再用上面的Customer做测试：

class Customer{

	int id;

	boolean flag;
}

Customer customer = new Customer();
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(customer).toPrintable());

可以发现无属性时，补齐到16字节，有属性时：

7、对象分代年龄

64位虚拟机下，对象分代年龄占4bit，也就是说，最大是1111，对应十进制就是15，这也是前面说的15次以后（到最大了）会从新生区到养老区的原因。MaxTenuringThreshold参数默认值就是15，在IDEA中添加JVM参数，改为16或更大：

//不同版本的Java不太一样，可改为17
-XX:MaxTenuringThreshold=16

再次运行，发现创建JVM都失败了：

8、压缩指针

在IDEA终端执行：

java -XX:+PrintCommandLineFlags -version

查看开启的一些参数：

发现这里使用了压缩指针，所以说前面看到类型指针只有4字节，而非理论里的8字节

从JDK 1.6开始，64位的JVM支持UseCompressedOops选项。其可对OOP(Ordinary Object Pointer，普通对象指针)进行压缩，使其只占用4个字节，以达到节约内存的目的。在JDK 8下，该选项默认启用。

-XX:+UseCompressedOops  // 开启指针压缩
-XX:-UseCompressedOops  // 关闭指针压缩

关闭压缩：

继续看new Object()对象的大小和分布，此时就是8+8了：