JVM-3:Java對象存儲

一個(gè)Java對象可以分為三部分存儲在內(nèi)存中,分別是:對象頭(Header)合敦、實(shí)例數(shù)據(jù)(Instance Data)和對齊填充(Padding)初橘。

1. 對象頭

在HotSpot虛擬機(jī)中,對象頭可以分為兩部分充岛。

1.1 對象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)

這部分存儲包括哈希碼(HashCode)保檐、GC分代年齡、鎖狀態(tài)標(biāo)志崔梗、線程持有的鎖展东、偏向線程ID、偏向時(shí)間戳等炒俱。這部分?jǐn)?shù)據(jù)被官方稱為Mark Word,在32位和64位的虛擬機(jī)中的大小分別為32bit和64bit爪膊。

由于對象頭信息是與對象自身定義的數(shù)據(jù)無關(guān)的額外存儲成本权悟,考慮到虛擬機(jī)的空間效率,Mark Word被設(shè)計(jì)成一個(gè)非固定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以提高存儲空間的利用率推盛。即這部分?jǐn)?shù)據(jù)會根據(jù)對象的狀態(tài)來分配存儲空間峦阁。以下是一個(gè)64位虛擬機(jī)中的例子(引用鏈接):

|----------------------------------------------------------------------------------------|--------------------|
|                                    Object Header (64 bits)                             |        State       |
|-------------------------------------------------------|--------------------------------|--------------------|
|                  Mark Word (32 bits)                  |      Klass Word (32 bits)      |                    |
|-------------------------------------------------------|--------------------------------|--------------------|
| identity_hashcode:25 | age:4 | biased_lock:1 | lock:2 |      OOP to metadata object    |       Normal       |
|-------------------------------------------------------|--------------------------------|--------------------|
|  thread:23 | epoch:2 | age:4 | biased_lock:1 | lock:2 |      OOP to metadata object    |       Biased       |
|-------------------------------------------------------|--------------------------------|--------------------|
|               ptr_to_lock_record:30          | lock:2 |      OOP to metadata object    | Lightweight Locked |
|-------------------------------------------------------|--------------------------------|--------------------|
|               ptr_to_heavyweight_monitor:30  | lock:2 |      OOP to metadata object    | Heavyweight Locked |
|-------------------------------------------------------|--------------------------------|--------------------|
|                                              | lock:2 |      OOP to metadata object    |    Marked for GC   |
|-------------------------------------------------------|--------------------------------|--------------------|

1.2 對象的類型指針

即指向?qū)ο蟮念愒獢?shù)據(jù)的指針。虛擬機(jī)可以通過該指針判定對象實(shí)例屬于哪個(gè)類耘成。

在Java對象中比較特殊的是Java數(shù)組榔昔,一個(gè)數(shù)組實(shí)例的對象頭中必須記錄數(shù)組的長度。JVM可以通過對象頭中的數(shù)組長度數(shù)據(jù)來判定數(shù)組的大小瘪菌,這是訪問數(shù)組類型的元數(shù)據(jù)無法得到的撒会。

2. 對象的實(shí)例數(shù)據(jù)

前面提到對象頭是對象的額外開銷,只有實(shí)例數(shù)據(jù)才是一個(gè)對象實(shí)例存儲的有效信息师妙,也是在程序代碼中所定義的各種類型的字段內(nèi)容诵肛。這部分內(nèi)容同時(shí)記錄了子類從父類繼承所得的各類型數(shù)據(jù)。

3. 填充

對齊填充在對象數(shù)據(jù)中并不是必然的默穴,只是起著占位符的作用怔檩,沒有特別含義。HotSpot要求對象起始地址必須是8字節(jié)的整數(shù)倍蓄诽。對象頭的大小剛好符合要求薛训,因此當(dāng)實(shí)例數(shù)據(jù)沒有對齊時(shí),就需要通過填充來對齊數(shù)據(jù)仑氛。

4. 獲取類的元數(shù)據(jù)

虛擬機(jī)在加載類的時(shí)候會將類的信息乙埃、常量闸英、靜態(tài)變量和即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)存儲在方法區(qū)(Method Area)。類的元數(shù)據(jù)膊爪,即類的數(shù)據(jù)描述自阱,也被存在方法區(qū)。我們知道對象頭中會存有對象的類型指針米酬,通過類型指針可以獲取類的元數(shù)據(jù)沛豌。因此,對象的類型指針其實(shí)指向的是方法區(qū)的某個(gè)存有類信息的地址赃额。

但是加派,并不是每個(gè)對象實(shí)例都存有對象的類型指針。根據(jù)對象訪問定位方法的不同跳芳,對象的類型指針被存放在不同的區(qū)域芍锦。

  • 通過句柄訪問對象
    • 對象的類型指針被存放在句柄池中;
  • 通過Reference指針直接訪問對象
    • 對象的類型指針被存放在對象本身的數(shù)據(jù)中飞盆。

5. 總結(jié)

因此娄琉,Java的對象數(shù)據(jù)存儲可以理解為:

  • 引用類型(指向?qū)ο蟮腞eference)
    • 存儲在棧中
  • 對象的類的元數(shù)據(jù) (Class MetaData)
    • 存儲在方法區(qū)中
  • 對象的實(shí)例數(shù)據(jù)
    • 存儲在堆中

6. 參考

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