JVM之对象的内存布局

2023-06-16 104

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简介： JVM之对象的内存布局

JVM之对象内存布局

先来看一道大厂的面试题

一、对象的创建过程

二、对象在内存中的存储布局

2.1、对象头

对象头用于存储对象的元数据信息

对象头又可以分为两块内容：第一部分用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码（HashCode）、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，这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机中分别位32bit和64bit，官方称它为 Mark Word。对象头的另一部分是类型指针，指向它的类元数据的指针，用于判断对象属于哪个类的实例，另外，如果对像是一个数组，那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据，因为虚拟机可以通过普通Java对象的元数据信息确定Java对象的大小，但是从数组的元数据中却无法确定数组的大小。

2.2、实例数据

实例数据部分是对象真正存储的有效信息，也是在程序代码中所定义各种类型的字段内容。无论是从父类继承下来的，还是在子类中定义的，都需要记录下来。父类定义的变量会出现在子类定义的变量的前面。各字段的分配策略为longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/boolean、oops(ordinary object pointers)，相同宽度的字段总是被分配到一起，便于之后取数据。

2.3、对齐填充

对齐填充并不是必然存在的，也没有特别的含义，它仅仅起着占位符的作用。为什么需要有对齐填充呢？由于hotspot VM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，换句话，就是对象的大小必须是8字节的整数倍。而对象头正好是8字节的倍数。因此，当对象实例数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来补全。

最后再给个图帮助理解记忆

三、使用JavaAgent测试Object的大小

3.1 对象大小（64位机）

3.2 观察虚拟机配置

java -XX:+PrintCommandLineFlags -version

3.3 普通对象

对象头：markword 8
ClassPointer指针：-XX:+UseCompressedClassPointers 为4字节不开启为8字节
实例数据

引用类型：-XX:+UseCompressedOops 为4字节不开启为8字节 Oops Ordinary Object Pointers

Padding对齐，8的倍数

3.4 数组对象

对象头：markword 8
ClassPointer指针同上
数组长度：4字节
数组数据
对齐 8的倍数

3.5 实验

新建项目ObjectSize （1.8）
创建文件ObjectSizeAgent

package com.zhou.jvm.objectsize;
import java.lang.instrument.Instrumentation;
/**
 * @author zhouyanxiang
 * @create 2020-08-2020/8/5-17:53
 */
public class ObjectSizeAgent {
    private static Instrumentation instrumentation;
    public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst){
        instrumentation = inst;
    }
    public static long sizeOf(Object o){
        return instrumentation.getObjectSize(o);
    }
}

src目录下创建META-INF/MANIFEST.MF

Manifest-Version: 1.0
Created-By: mashibing.com
Premain-Class: com.mashibing.jvm.agent.ObjectSizeAgent

注意Premain-Class这行必须是新的一行（回车 + 换行），确认idea不能有任何错误提示
打包jar文件
选择Project Structure,然后点击Artifacts，点击+号
在需要使用该Agent Jar的项目中引入该Jar包 project structure - project settings - library 添加该jar包
运行时需要该Agent Jar的类，加入参数：
1

-javaagent:C:\work\ijprojects\ObjectSize\out\artifacts\ObjectSize_jar\ObjectSize.jar

如何使用该类：

package com.mashibing.jvm.c3_jmm;
import com.mashibing.jvm.agent.ObjectSizeAgent;
public class T03_SizeOfAnObject {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(ObjectSizeAgent.sizeOf(new Object()));
        System.out.println(ObjectSizeAgent.sizeOf(new int[] {}));
        System.out.println(ObjectSizeAgent.sizeOf(new P()));
    }
    //一个Object占多少个字节
    // -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops
    // Oops = ordinary object pointers
    private static class P {
                        //8 _markword
                        //4 _class pointer
        int id;         //4
        String name;    //4
        int age;        //4
        byte b1;        //1
        byte b2;        //1
        Object o;       //4
        byte b3;        //1
    }
}