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在Java虚拟机(JVM)中,一个对象在内存中的存储布局可以分为三个部分:对象头(Object Header)、实例数据(Instance Data)和对齐填充(Padding)。理解这三个部分对于分析内存占用和性能优化非常重要。
- 对象头(Object Header)
每个Java对象都必须有一个对象头,这部分就像是对象的"身份证",它存储着与对象运行时相关的重要元数据。对象头主要包含两个部分:
Mark Word(标记字段):这部分是对象头的核心,用于存储对象的运行时信息,比如哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、偏向锁ID等。这部分的大小在32位和64位JVM中是不同的,通常在64位JVM中占用8字节。
Klass Pointer(类指针):这是一个指针,指向该对象对应的类元数据(在方法区中)。通过这个指针,JVM可以确定这个对象是哪个类的实例。在64位JVM上,这个指针通常是8字节。
为了节省内存,现代64位JVM通常会开启**压缩指针(Compressed Oops)**技术。当开启此技术后,原本8字节的类指针会被压缩成4字节,这大大减少了每个对象占用的内存空间。
因此,在64位JVM上:
开启压缩指针(默认):对象头大小为 12字节(8字节Mark Word + 4字节Klass Pointer)。
关闭压缩指针:对象头大小为 16字节(8字节Mark Word + 8字节Klass Pointer)。
- 实例数据(Instance Data)
这部分是真正存储对象中所有实例字段(即成员变量)的地方,包括从父类继承的字段。JVM会按照一定的顺序来存放这些字段,通常的顺序是:
父类中定义的变量。
当前类中定义的变量。
在字段的存储顺序上,JVM为了更高效地读取,会对字段进行重新排序。一般来说,它会把占用空间小的字段(如byte、boolean、char、short)排列在占用空间大的字段(如long、double、Object引用)之后,以减少对齐填充带来的内存浪费。
- 对齐填充(Padding)
由于JVM要求对象的总大小必须是8字节的倍数,以便于CPU高效地进行内存存取,所以当对象头和实例数据加起来的总大小不是8的倍数时,JVM会在最后添加一些字节,这就是对齐填充。
这个过程可以理解为:总大小 = 对齐填充前的总大小 + 填充字节,最终的结果是8的倍数。
举例说明
假设我们在64位JVM上,开启了压缩指针(默认设置),有一个Student类:
Java
class Student {
String name; // 引用类型
int age; // 基本类型
boolean isMale; // 基本类型
}
对象头:12字节(开启压缩指针)。
实例数据:
name(引用类型):4字节(压缩指针)。
age(int):4字节。
isMale(boolean):1字节。
实例数据总大小:4 + 4 + 1 = 9字节。
对齐填充:
当前总大小:12(对象头) + 9(实例数据) = 21字节。
21不是8的倍数,下一个8的倍数是24。
所以需要填充 24 - 21 = 3字节。
最终,这个Student对象的总大小就是 24字节。