Java对象

2020-01-15 本文已影响0人修塔寻千里

本文以HotSpot虚拟机为例，介绍Java对象在虚拟机中存储和使用方式。

对象的内存布局

对象在内存中存储布局可以分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充。

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（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（未开启压缩指针）中分别为32bit和64bit，官方称它为“Mark Word”。Mark Word会根据对象的状态复用自己的存储空间，例如32位HotSpot虚拟机中，25bit用于存储对象哈希码，4bit用于存储对象分代年龄，2bit用于存储锁标志，1bit固定为0，而在其他状态（轻量级锁定、重量级锁定、GC标记、可偏向）下对象的存储如下。

HotSpot虚拟机对象头Mark Word
对象头的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来确定这个对象是哪个类的实例。并不是所有的虚拟机实现都必须在对象上保留类型指针，即查找对象的元数据信息不一定要经过对象本身。如果对象是一个Java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。

顾名思义是对象真正存储的有效信息，也是在程序代码中所定义的各种类型的字段内容。无论是从父类集成下来的，还是在子类中定义的，都需要记录起来。这部分的存储顺序收到虚拟机分配参数和字段在Java源码中定义循序的影响。

对齐填充并不是必然存在的，也没有特殊的含义，仅仅起到占位符的作用。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，因此对象实例数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来不全。

Java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象，由于reference类型在Java虚拟机规范中只规定了一个指向对象的引用，并没有具体的实现方案，取决于虚拟机的实现，目前主流的访问方式有使用句柄和直接指针两种。

句柄访问
Java对中将会划分出一块内存来作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址，而句柄地址包含对象实例数据与类型数据各自的具体地址信息。

通过句柄访问对象
指针访问
那么Java堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，而reference中存储的直接就是对象地址

通过直接指针访问地址

使用句柄来访问最大的好处就是reference中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动（垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为）时只会改变句柄中实例数据指针，而reference本身不需要修改。使用直接指针访问最大的好处就是速度更快，它节省了一次指针定位的时间开销。