目錄

• 簡介
• 物件和其隱藏的祕密
• Object物件頭
• 陣列物件頭
• 整個物件的結構

簡介

在之前的文章中，我們介紹了使用JOL這一神器來解析java類或者java例項在記憶體中佔用的空間地址。

今天，我們會更進一步，剖析一下在之前文章中沒有講解到的更深層次的細節。一起來看看吧。

物件和其隱藏的祕密

java.lang.Object大家應該都很熟悉了，Object是java中一切物件的鼻祖。

接下來我們來對這個java物件的鼻祖進行一個詳細的解剖分析，從而理解JVM的深層次的祕密。

工具當然是使用JOL：

@Slf4j

public class JolUsage {

    @Test

    public void useJol(){
 

        log.info("{}", VM.current().details());

        log.info("{}", ClassLayout.parseClass(Object.class).toPrintable());

        log.info("{}", ClassLayout.parseInstance(new Object()).toPrintable());

    }

}

程式碼很簡單，我們列印JVM的資訊，Object class和一個新的Object例項的資訊。

看下輸出：

[main] INFO com.flydean.JolUsage - # Running 64-bit HotSpot VM.
 

# Using compressed oop with 3-bit shift.

# Using compressed klass with 3-bit shift.

# WARNING | Compressed references base/shifts are guessed by the experiment!

# WARNING | Therefore, computed addresses are just guesses, and ARE NOT RELIABLE.

# WARNING | Make sure to attach Serviceability Agent to get the reliable addresses.
 

# Objects are 8 bytes aligned.

# Field sizes by type: 4, 1, 1, 2, 2, 4, 4, 8, 8 [bytes]

# Array element sizes: 4, 1, 1, 2, 2, 4, 4, 8, 8 [bytes]

10:27:32.311 [main] INFO com.flydean.JolUsage - java.lang.Object object internals:

 OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE

      0    12        (object header)                           N/A

     12     4        (loss due to the next object alignment)

Instance size: 16 bytes

Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total

10:27:32.312 [main] INFO com.flydean.JolUsage - java.lang.Object object internals:

 OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE

      0     4        (object header)                           05 00 00 00 (00000101 00000000 00000000 00000000) (5)

      4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)

      8     4        (object header)                           86 06 00 00 (10000110 00000110 00000000 00000000) (1670)

     12     4        (loss due to the next object alignment)

Instance size: 16 bytes

Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total

從上面的結果我們知道，在64位的JVM中，一個Object例項是佔用16個位元組。

因為Object物件中並沒有其他物件的引用，所以我們看到Object物件只有一個12位元組的物件頭。剩下的4個位元組是填充位。

Object物件頭

那麼這12位元組的物件頭是做什麼用的呢？

如果想要深入瞭解這12位元組的物件頭，當然是要去研讀一下JVM的原始碼：src/share/vm/oops/markOop.hpp。

有興趣的小夥伴可以去看看。如果沒有興趣，沒關係，這裡給大家一個張總結的圖：

javaObject物件的物件頭大小根據你使用的是32位還是64位的虛擬機器器的不同，稍有變化。這裡我們使用的是64位的虛擬機器器為例。

Object的物件頭，分為兩部分，第一部分是Mark Word，用來儲存物件的執行時資料比如：hashcode，GC分代年齡，鎖狀態，持有鎖資訊，偏向鎖的thread ID等等。

在64位的虛擬機器器中，Mark Word是64bits，如果是在32位的虛擬機器器中Mark Word是32bits。

第二部分就是Klass Word，Klass Word是一個型別指標，指向class的元資料，JVM通過Klass Word來判斷該物件是哪個class的例項。

且慢！

有的小夥伴可能發現了問題，之前我們用JOL解析Object物件的時候，Object head大小是12位元組，也就是96bits，這裡怎麼寫的是128bits？

沒錯，如果沒有開啟COOPs就是128bits，如果開啟了COOPs，那麼Klass Word的大小就從64bits降到了32bits。

還記得我們之前講的COOPs嗎？

COOPs就是壓縮物件指標技術。

物件指標用來指向一個物件，表示對該物件的引用。通常來說在64位機子上面，一個指標佔用64位，也就是8個位元組。而在32位機子上面，一個指標佔用32位，也就是4個位元組。

實時上，在應用程式中，這種物件的指標是非常非常多的，從而導致如果同樣一個程式，在32位機子上面執行和在64位機子上面執行佔用的記憶體是完全不同的。64位機子記憶體使用可能是32位機子的1.5倍。

而壓縮物件指標，就是指把64位的指標壓縮到32位。

怎麼壓縮呢？64位機子的物件地址仍然是64位的。壓縮過的32位存的只是相對於heap base address的位移。

我們使用64位的heap base地址+ 32位的地址位移量，就得到了實際的64位heap地址。

物件指標壓縮在Java SE 6u23 預設開啟。在此之前，可以使用-XX:+UseCompressedOops來開啟。

陣列物件頭

java中有一個非常特別的物件叫做陣列，陣列的物件頭和Object有什麼區別嗎？

我們用JOL再看一次：

log.info("{}",ClassLayout.parseClass(byte[].class).toPrintable());

log.info("{}",ClassLayout.parseInstance("www.flydean.com".getBytes()).toPrintable());

上面的例子中我們分別解析了byte陣列的class和byte陣列的例項：

10:27:32.396 [main] INFO com.flydean.JolUsage - [B object internals:

 OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE

      0    16        (object header)                           N/A

     16     0   byte [B.<elements>                             N/A

Instance size: 16 bytes

Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total

10:27:32.404 [main] INFO com.flydean.JolUsage - [B object internals:

 OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE

      0     4        (object header)                           01 00 00 00 (00000001 00000000 00000000 00000000) (1)

      4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)

      8     4        (object header)                           22 13 07 00 (00100010 00010011 00000111 00000000) (463650)

     12     4        (object header)                           0f 00 00 00 (00001111 00000000 00000000 00000000) (15)

     16    15   byte [B.<elements>                             N/A

     31     1        (loss due to the next object alignment)

Instance size: 32 bytes

Space losses: 0 bytes internal + 1 bytes external = 1 bytes total

看到區別了嗎？我們發現陣列的物件頭是16位元組，比普通物件的物件頭多出了4個位元組。這4個位元組就是陣列的長度。

整個物件的結構

好了，寫到這裡我們來總結一下，java物件的結構可以分為普通java物件和陣列物件兩種：

陣列物件在物件頭中多了一個4位元組的長度欄位。

大家看到最後的位元組是padding填充位元組，為什麼要填充呢？

因為JVM是以8位元組為單位進行對其的，如果不是8位元組的整數倍，則需要補全。

本文連結：http://www.flydean.com/jvm-java-object-in-heap/

最通俗的解讀，最深刻的乾貨，最簡潔的教程，眾多你不知道的小技巧等你來發現！

歡迎關注我的公眾號:「程式那些事」,懂技術，更懂你！