運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域

JVM在運(yùn)行Java程序的過程中會(huì)把他所管理的內(nèi)存劃分為如果個(gè)不同的數(shù)據(jù)區(qū)域。這些區(qū)域都有各自的用途衣盾，以及創(chuàng)建和銷毀的時(shí)間寺旺，有的區(qū)域隨著虛擬機(jī)進(jìn)行的啟動(dòng)而存在，有些區(qū)域則一來(lái)用戶線程的啟動(dòng)和結(jié)束而建立和銷毀势决。包括：程序計(jì)數(shù)器阻塑、虛擬機(jī)棧、本地方法棧果复、Java堆陈莽、方法區(qū)、運(yùn)行時(shí)常量池虽抄、直接內(nèi)存走搁。

數(shù)據(jù)區(qū)域

程序計(jì)數(shù)器

程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）是一塊較小的內(nèi)存空間，它可以看做是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器迈窟。在虛擬機(jī)的概念模型中私植，字節(jié)碼解釋器工作時(shí)是通過改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值來(lái)選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，分支车酣、循環(huán)曲稼、跳轉(zhuǎn)、異常處理湖员、線程恢復(fù)等基礎(chǔ)功能都需要依賴這個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)完成贫悄。

由于JVM的多線程是通過線程輪轉(zhuǎn)切換并分配處理器執(zhí)行時(shí)間的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在任何一個(gè)確定的時(shí)刻娘摔，一個(gè)處理器（對(duì)于多核處理器來(lái)說(shuō)是一個(gè)內(nèi)核）都只會(huì)執(zhí)行一條線程中的指令窄坦。因此，為了線程切換后能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置，每條線程都需要有一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器鸭津，各條線程之間程序計(jì)數(shù)器互不影響彤侍，獨(dú)立存儲(chǔ)。我們稱這類內(nèi)存區(qū)域?yàn)椤熬€程私有”的內(nèi)存曙博。

如果線程正在執(zhí)行的是一個(gè)Java方法，這個(gè)計(jì)數(shù)器記錄的就是正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼的地址怜瞒；如果正在執(zhí)行的是Native的方法父泳，這個(gè)計(jì)數(shù)器則為空（Undefined）。此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個(gè)在Java虛擬機(jī)規(guī)范中沒有規(guī)定任何OOM情況的區(qū)域吴汪。

Java虛擬機(jī)棧

與程序計(jì)數(shù)器一樣惠窄，Java虛擬機(jī)棧也是線程私有的，它的生命周期與線程相同漾橙。虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個(gè)方法在執(zhí)行的同時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀（Stack Frame）用于存儲(chǔ)布局變量表杆融、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接霜运、方法出口等信息脾歇，每一個(gè)方法從調(diào)用直到執(zhí)行完成的過程，就對(duì)應(yīng)一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧中入棧到出棧的過程淘捡。

經(jīng)常有人把Java內(nèi)存區(qū)域分成堆內(nèi)存和棧內(nèi)存藕各，這種方法比較粗糙，Java內(nèi)存區(qū)域?qū)嶋H上遠(yuǎn)比這個(gè)要復(fù)雜焦除。這種劃分的流行只能說(shuō)明大多數(shù)程序員最關(guān)注的激况、與對(duì)象內(nèi)存分配關(guān)系最密切的內(nèi)存區(qū)域是這兩塊。其中所指的“棻炱牵”就是虛擬機(jī)棧乌逐，或者說(shuō)是虛擬機(jī)棧中的局部變量表。

局部變量表存放了編譯期可知的基本數(shù)據(jù)類型创葡、引用對(duì)象和returnAddress對(duì)象

• 數(shù)據(jù)類型：boolean浙踢、byte、char灿渴、short成黄、int、floatlong逻杖、double等
• 引用對(duì)象：reference類型奋岁，它不等同于對(duì)象本身，可能是一個(gè)指向?qū)ο蟪跏嫉刂返囊弥羔樰┌伲部赡苁侵赶蛞粋€(gè)代表對(duì)象的句柄或者其他對(duì)象相關(guān)的位置
• returnAddress對(duì)象：指向了一個(gè)字節(jié)碼指令的地址

其中64位長(zhǎng)度的long和double類型的數(shù)據(jù)會(huì)占用2個(gè)局部變量空間（Slot）初嘹，其余的數(shù)據(jù)類型都占用1個(gè)专控。局部變量表所需的內(nèi)存在編譯期間完成分配溉卓，當(dāng)進(jìn)入一個(gè)方法時(shí)往湿，這個(gè)方法需要在幀中分配多大的局部變量空間是完全確定的，在方法運(yùn)行期間不會(huì)改變局部變量表的大小洼冻。

在JVM規(guī)范中，對(duì)這個(gè)區(qū)域規(guī)定了2中異常狀況：

• 如果線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，會(huì)跑出StackOverflowError異常诞帐；
• 如果虛擬機(jī)棧可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展（當(dāng)前大部分的JVM都可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展爆雹，只不過JVM規(guī)范中也允許固定長(zhǎng)度的虛擬機(jī)棧）停蕉，如果擴(kuò)展時(shí)無(wú)法申請(qǐng)到足夠內(nèi)存，會(huì)跑出OOM異常钙态。

本地方法棧

本地方法棧（Native Methord Stack）與虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用是非常類似的慧起，他們之間的區(qū)別在于虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)中的Java方法（也就是字節(jié)碼）提供服務(wù)，而本地方法棧則為虛擬機(jī)中用到的Native方法服務(wù)册倒。在虛擬機(jī)規(guī)范中蚓挤，對(duì)本地方法棧中方法使用的語(yǔ)言、使用方式與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并沒有強(qiáng)制的規(guī)定驻子，因此具體的虛擬機(jī)可以自由實(shí)現(xiàn)它灿意。甚至有的虛擬機(jī)直接把本地方法棧和虛擬機(jī)棧合二為一。和虛擬機(jī)棧一樣崇呵，本地方法棧也會(huì)拋出StackOverflowError異常和OOM異常脾歧。

Java堆

對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，Java堆（Java Heap）是JVM所管理的內(nèi)存中最大的一塊演熟，Java堆是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域鞭执，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建。此內(nèi)存區(qū)域的唯一目的就是存放對(duì)象實(shí)例芒粹，幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都在這里分配內(nèi)存兄纺。在這一點(diǎn)上，Java虛擬機(jī)規(guī)范中的描述是：所有的對(duì)象實(shí)例以及數(shù)組都要在堆上分配化漆，但是隨著JIT編譯器的發(fā)展與逃逸分析技術(shù)逐步成熟估脆，棧上分配、標(biāo)量替換優(yōu)化技術(shù)會(huì)導(dǎo)致一些微妙的變化發(fā)生座云，所有的對(duì)象都分配在堆上也漸漸變的不那么絕對(duì)了疙赠。

Java堆是垃圾回收器管理的主要區(qū)域，因此很多時(shí)候也叫作GC堆（Garbage Collected Heap）朦拖。從內(nèi)存回收的角度來(lái)看圃阳，由于現(xiàn)在收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆中還可以被細(xì)分為新生代和老年代璧帝；再細(xì)致一點(diǎn)的有Eden控空間捍岳、From Survivor空間、To Survivor空間等。從內(nèi)存分配的角度講锣夹，線程共享的Java堆中可能劃分出多個(gè)線程私有的分配緩沖區(qū)（Thread Local Allocation Buffer, TLAB）页徐。不過無(wú)論如何劃分，都與存放內(nèi)容無(wú)關(guān)银萍，無(wú)論哪個(gè)區(qū)域变勇，存儲(chǔ)的都仍然是對(duì)象實(shí)例，進(jìn)一步劃分的目的是為了更好地回收內(nèi)存贴唇，或者更快的分配內(nèi)存搀绣。

根據(jù)JVM規(guī)范的規(guī)定，Java堆可以處于物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間滤蝠，只要邏輯上是連續(xù)就可以豌熄，就像我們的磁盤空間一樣授嘀。在實(shí)現(xiàn)時(shí)物咳，既可以實(shí)現(xiàn)成固定大小的，也可以是可擴(kuò)展的蹄皱，不過當(dāng)前主流的虛擬機(jī)都是按照可擴(kuò)展來(lái)實(shí)現(xiàn)的（通過-Xmx和-Xms控制）览闰。如果堆中沒有內(nèi)存完成實(shí)現(xiàn)分配，并且堆也無(wú)法在擴(kuò)展時(shí)巷折，將會(huì)拋出OOM異常压鉴。

方法區(qū)

方法區(qū)（Method Area）與Java堆一樣，是各個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域锻拘，它用于從存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息油吭、常量、靜態(tài)變量署拟、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)婉宰。雖然Java虛擬機(jī)規(guī)范把方法區(qū)描述為堆的一個(gè)邏輯部分，但是它卻有個(gè)別名叫做Non-Heap（非堆）推穷，目的應(yīng)該是與Java堆區(qū)分開來(lái)心包。

對(duì)于習(xí)慣于HotSpot虛擬機(jī)上開發(fā)、不熟程序的開發(fā)者來(lái)說(shuō)馒铃，許多人都更愿意把方法區(qū)叫做“永久代”（Permanent Generation）蟹腾，本質(zhì)上兩者并不是等價(jià)的，僅僅是因?yàn)镠otSpot虛擬機(jī)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)選擇把GC分帶收集擴(kuò)展至方法區(qū)区宇，或者說(shuō)使用永久代來(lái)實(shí)現(xiàn)方法區(qū)而已娃殖，這樣HotSpot的垃圾收集器可以向管理Java堆一樣管理這部分內(nèi)存，能夠節(jié)省專門為方法區(qū)編寫內(nèi)存管理代碼的工作议谷。對(duì)于其他虛擬機(jī)來(lái)說(shuō)不存在永久代的概念珊随。原則上，如何實(shí)現(xiàn)方法區(qū)術(shù)語(yǔ)虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，不受虛擬機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范的約束叶洞，但是使用永久代來(lái)實(shí)現(xiàn)方法區(qū)鲫凶，現(xiàn)在看起來(lái)并不是一個(gè)號(hào)辦法，因?yàn)檫@樣更容易遇到內(nèi)存溢出的問題衩辟，而且極少數(shù)的方法（例如String.intern()）會(huì)因?yàn)檫@個(gè)原因?qū)е虏煌摂M機(jī)下有不同的表現(xiàn)螟炫。因此對(duì)于HotSpot虛擬機(jī)，根據(jù)官方發(fā)布的路線圖信息艺晴，現(xiàn)在也有放棄永久代逐步改為采用NativeMemory來(lái)實(shí)現(xiàn)方法區(qū)的規(guī)劃昼钻。在目錢已經(jīng)發(fā)布的JDK1.7的HotSpot中，已經(jīng)把原來(lái)放在永久代的字符串常量池移出了封寞。

JVM虛擬機(jī)規(guī)范對(duì)方法區(qū)的限制非常寬松然评，除了和Java堆一樣不需要連續(xù)的內(nèi)存和可以選擇固定大小或者可擴(kuò)展外，還可以選擇不實(shí)現(xiàn)垃圾收集狈究。相對(duì)而言，垃圾收集行為在這個(gè)區(qū)域是比較少見的亿眠，但是并非數(shù)據(jù)進(jìn)入了方法區(qū)就如永久代的名字一樣永久纳像，這個(gè)區(qū)域的內(nèi)存回收目標(biāo)主要是針對(duì)常量池的回收和對(duì)類型的卸載竟趾，一般來(lái)說(shuō)岔帽，這個(gè)區(qū)域的回收效果很難令人滿意斗遏，尤其是類型卸載诵次，條件相當(dāng)苛刻逾一，但是這部分區(qū)域的回收確實(shí)是必要的遵堵。

根據(jù)JVM設(shè)計(jì)規(guī)范怨规，當(dāng)方法區(qū)無(wú)法滿足內(nèi)存分配的需求時(shí)锡足，將拋出OOM異常舶得。

運(yùn)行時(shí)常量池

運(yùn)行時(shí)常量池（Runtime Constant Pool）是方法區(qū)的一部分。Class文件中除了有類的版本纫骑、字段九孩、方法、接口等描述信息外煤墙，還有一項(xiàng)信息是常量池（Constant Pool Table）番捂，用于存放編譯期生成的各種字面量和符號(hào)引用，這部分內(nèi)容將在類加載后進(jìn)入方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)常量池中存放犁河。

JVM對(duì)Class文件每一部分的（自然也包括常量池）的格式都有嚴(yán)格規(guī)定桨螺，每一個(gè)字節(jié)用于存儲(chǔ)哪種數(shù)據(jù)都必須符合規(guī)范上的要求才會(huì)被虛擬機(jī)認(rèn)可灭翔、裝在和執(zhí)行肝箱，但是對(duì)于運(yùn)行時(shí)常量池稀蟋，JVM規(guī)范沒有任何細(xì)節(jié)的要求退客，不同的提供商實(shí)現(xiàn)的虛擬機(jī)可以按照自己的需求來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)內(nèi)存區(qū)域骏融。不過链嘀，一般來(lái)說(shuō)档玻，除了保存Class文件中描述的符號(hào)引用外怀泊，還會(huì)把翻譯出來(lái)的直接引用也存儲(chǔ)在運(yùn)行時(shí)常量池中误趴。

運(yùn)行時(shí)常量池相對(duì)于Class文件常量池的另外一個(gè)重要特性是具備動(dòng)態(tài)性包个，Java語(yǔ)言并不要求常量一定只有編譯期才能產(chǎn)生，也就是并非預(yù)置入Class文件中常量池的內(nèi)容才能進(jìn)圖方法區(qū)運(yùn)行時(shí)常量池碧囊，運(yùn)行期間也可能將新的常量池放入池中，這種特性被開發(fā)人員利用得比較多的便是String的intern()方法纤怒。

既然運(yùn)行時(shí)常量池是方法區(qū)的一部分糯而，自然受到方法區(qū)內(nèi)存的限制，當(dāng)常量池?zé)o法再申請(qǐng)到內(nèi)存時(shí)會(huì)拋出OOM異常泊窘。

直接內(nèi)存

直接內(nèi)存（Direct Memory）并不是虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一部分，也不是JVM規(guī)范中定義的內(nèi)存區(qū)域烘豹。但是這部分內(nèi)存也被頻繁的使用携悯，而且也可能導(dǎo)致OOM異常。

在JDK1.4中新加入了NIO（New Input/Output）類轴或，引入了一種基于通道于緩沖區(qū)的I/O方式，它可以使用Native函數(shù)庫(kù)直接分配堆外內(nèi)存，然后通過一個(gè)存儲(chǔ)在Java堆終端DirectByteBuffer對(duì)象作為這塊內(nèi)存的引用進(jìn)行操作饺蚊。這樣就能在一些場(chǎng)景中顯著提高新能萍诱，因?yàn)楸苊饬嗽贘ava堆和Native堆中來(lái)回復(fù)制數(shù)據(jù)。

顯然卸勺，本機(jī)直接內(nèi)存的分配不會(huì)受到Java堆大小的閑置砂沛，但是，既然是內(nèi)存曙求，肯定會(huì)受到本機(jī)總內(nèi)存大小以及處理器尋址空間的限制碍庵。服務(wù)器管理員在配置虛擬機(jī)參數(shù)的時(shí)候映企，會(huì)根據(jù)內(nèi)存設(shè)置-Xmx等參數(shù)信息，但是經(jīng)常忽略直接內(nèi)存静浴，使得各個(gè)內(nèi)存區(qū)域和大于物理內(nèi)存限制（包括物理的和操作系統(tǒng)的限制）堰氓，從而導(dǎo)致動(dòng)態(tài)擴(kuò)展時(shí)出現(xiàn)OOM異常。

HotSpot虛擬機(jī)對(duì)象

對(duì)象的創(chuàng)建

Java是一門面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言苹享，在Java程序運(yùn)行過程無(wú)時(shí)無(wú)刻都有對(duì)象被創(chuàng)建出來(lái)双絮。在語(yǔ)言層面上，創(chuàng)建對(duì)象（例如克隆得问、反序列化）通常僅僅是一個(gè)new關(guān)鍵字而已囤攀，而在虛擬機(jī)中，對(duì)象（我們討論的對(duì)象限于普通Java對(duì)象宫纬，不包括數(shù)組和Class對(duì)象等）的創(chuàng)建又是怎么樣的呢焚挠？

虛擬機(jī)遇到一條new指令時(shí)，首先將去檢查這個(gè)指令的參數(shù)是否能在常量池中定位到一個(gè)類的符號(hào)引用漓骚，并且檢查這個(gè)符號(hào)引用代表的類是否已被加載蝌衔、解析、初始化過蝌蹂。如果沒有噩斟，那么必須先執(zhí)行相應(yīng)的類加載過程。

在類加載檢查通過后孤个，接下來(lái)虛擬機(jī)將會(huì)為新生對(duì)象分配內(nèi)存剃允。對(duì)象所需內(nèi)存的大小在類加載完成后便可完全確定，為對(duì)象分配空間的任務(wù)等同于把一塊確定大小的內(nèi)存從Java堆中劃分出來(lái)硼身。

• 假設(shè)Java堆中內(nèi)存是絕對(duì)規(guī)整的硅急，所有用過的內(nèi)存放一邊覆享，空閑的內(nèi)存放在另一邊佳遂，中間放著一個(gè)指針作為分界點(diǎn)的指示器，那所分配內(nèi)存就僅僅是把那個(gè)指針像空閑空間那邊挪動(dòng)一小段與對(duì)象大小相等的距離撒顿，這種分配方式成為“指針碰撞”（Bump the Pointer）丑罪。
• 如果Java堆中的內(nèi)存并不是規(guī)整的，已使用的內(nèi)存和空間的內(nèi)存相互交錯(cuò)凤壁，那就沒有辦法簡(jiǎn)單地進(jìn)行指針碰撞了吩屹，虛擬機(jī)就必須維護(hù)一個(gè)列表，記錄上哪些內(nèi)存是可用的拧抖，在分配的時(shí)候從列表中找到一塊足夠大的空間劃分給對(duì)象實(shí)例煤搜，并更新到列表上的記錄，這種分配方式成為“空閑列表”（Free List）唧席。選擇哪種分配方式由Java堆是否規(guī)整決定擦盾，而Java對(duì)是否規(guī)整又由所采用的垃圾收集器是否帶有壓縮整理功能決定嘲驾。

因此，在使用Serial迹卢、ParNew等帶Compact過程的收集器時(shí)辽故，系統(tǒng)采用的分配算法是指針碰撞，而使用CMS這種基于Mark-Sweep算法的收集器時(shí)腐碱，通常使用空閑隊(duì)列誊垢。

除了如何劃分可用空間外，還有另外一個(gè)需要考慮的問題是對(duì)象創(chuàng)建在虛擬機(jī)中是非常頻繁的行為症见，即使是僅僅修改一個(gè)指針?biāo)赶虻奈恢梦棺撸诓l(fā)情況選也并不是線程安全的，可能出現(xiàn)正在給對(duì)象A分配內(nèi)存谋作，指針還沒來(lái)得及修改缴啡，對(duì)象B又同時(shí)使用了原來(lái)的指針來(lái)分配內(nèi)存的情況。解決這個(gè)問題有兩種方案：

• 一種是對(duì)分配內(nèi)存空間的動(dòng)作進(jìn)行同步處理——實(shí)際上虛擬機(jī)采用CAS配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性瓷们；
• 另一種是把內(nèi)存分配的動(dòng)作按照線程劃分在不同的空間之中進(jìn)行业栅，即每個(gè)線程在Java堆中預(yù)先分配一小塊內(nèi)存，稱為本地線程分配緩沖（Thread Local Allocation Buffer谬晕，TLAB）碘裕。哪個(gè)線程要分配內(nèi)存，就在這個(gè)哪個(gè)線程的TLAB上分配攒钳，只有TLAB用完并分配新的TLAB時(shí)帮孔，才需要同步鎖定。

內(nèi)存分配完成后不撑，虛擬機(jī)需要將分配到的內(nèi)存空間都初始化為零值（不包括對(duì)象頭）文兢，如果使用TLAB，這個(gè)工作過程也可以提前至TLAB分配時(shí)進(jìn)行焕檬。這一步保證了對(duì)象的實(shí)例字段在Java代碼中可以不賦初始值就直接使用姆坚，程序能訪問到這些字段的數(shù)據(jù)類型所對(duì)應(yīng)的零值。

接下來(lái)实愚，虛擬機(jī)要對(duì)對(duì)象進(jìn)行必要的設(shè)置兼呵，例如這個(gè)對(duì)象是哪個(gè)類的實(shí)例、如何才能找到類的元數(shù)據(jù)腊敲、對(duì)象的哈希碼击喂、對(duì)象的GC分代年齡等信息。這些信息存放在對(duì)象的對(duì)象頭（Object Header）之中碰辅。根據(jù)虛擬機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)的不同懂昂，如是否啟用偏向鎖等，對(duì)象頭會(huì)有不同的設(shè)置方式没宾。

上面的工作都完成之后凌彬，從虛擬機(jī)的視角來(lái)看潮尝，一個(gè)新的對(duì)象已經(jīng)產(chǎn)生了，但從Java程序的視角來(lái)看饿序，對(duì)象創(chuàng)建才剛剛開始——<init>方法還沒有執(zhí)行勉失，所有的字段都還為零。所以原探，一般來(lái)說(shuō)（由字節(jié)碼是否跟對(duì)invokespcial指令所決定）乱凿，執(zhí)行new指令之后會(huì)接著執(zhí)行<init>方法，把對(duì)象按照程序員的意愿進(jìn)行初始化咽弦，這樣一個(gè)真正可用的對(duì)象才算完全產(chǎn)生出來(lái)徒蟆。

對(duì)象的內(nèi)存布局

在HotSpot虛擬機(jī)中，對(duì)象在內(nèi)存中存儲(chǔ)的布局可以分為3塊區(qū)域：對(duì)象頭（Header）型型、實(shí)例數(shù)據(jù)（Instance Data）和對(duì)齊填充（Padding）段审。

HotSpot虛擬機(jī)的對(duì)象頭包括兩部分信息：

• 第一部分用于存儲(chǔ)對(duì)象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)，如HashCode闹蒜、GC分代年齡寺枉、鎖狀態(tài)標(biāo)志、線程持有的鎖绷落、偏向線程ID姥闪、偏向時(shí)間戳等，這部分?jǐn)?shù)據(jù)的產(chǎn)股的在32位和64 位虛擬機(jī)中分別為32bit和64bit砌烁，官方稱它為“Mark Word”筐喳。對(duì)象需要存儲(chǔ)的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)很多，其實(shí)已經(jīng)超出了32位函喉、64位Bitmap結(jié)構(gòu)所能記錄的限度避归，但是對(duì)象頭信息是與對(duì)象自身定義的數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)的額外存儲(chǔ)成本，考慮到虛擬機(jī)的空間效率管呵，Mark Word被設(shè)計(jì)成一個(gè)非固定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以便在極小控件內(nèi)存儲(chǔ)存盡量多的信息梳毙，它會(huì)根據(jù)對(duì)象的狀態(tài)復(fù)用自己的存儲(chǔ)空間。例如撇寞，在32位HotSpot虛擬機(jī)中顿天，如果對(duì)象處于未被鎖定的狀態(tài)下，那么Mark Word的32bit空間中的25bir用于存儲(chǔ)對(duì)象哈希碼蔑担，4bit用于存儲(chǔ)對(duì)象分代年齡，2bit用于存儲(chǔ)鎖標(biāo)志位咽白，1bit固定為0啤握，其他狀態(tài)如下：

• 對(duì)象頭的另一部分是類型指針，即對(duì)象指向它的類元數(shù)據(jù)的指針蹲蒲，虛擬機(jī)通過這個(gè)指針來(lái)確定這個(gè)對(duì)象是哪個(gè)類的實(shí)例番甩，并不是所有的虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)都必須在對(duì)象數(shù)據(jù)上保留類型指針，換句話說(shuō)届搁，查找對(duì)象的元數(shù)據(jù)信息并不一定要經(jīng)過對(duì)象本身缘薛。另外，如果對(duì)象是一個(gè)Java數(shù)組卡睦，那再對(duì)象頭中還必須有一塊對(duì)于記錄數(shù)組長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)宴胧，因?yàn)樘摂M機(jī)通過普通Java對(duì)象的元數(shù)據(jù)信息確定Java對(duì)象的大小，但是從數(shù)組的元數(shù)據(jù)中卻無(wú)法確定數(shù)組的大小表锻。無(wú)論是從父類繼承下來(lái)的恕齐，還是在子類中定義的，都需要記錄起來(lái)瞬逊。這部分的存儲(chǔ)順序會(huì)受到虛擬機(jī)分配策略參數(shù)和字段在Java源碼中定義順序的影響显歧。HotSpot虛擬機(jī)默認(rèn)的分配策略為longs/doubles、ints确镊、shorts/chars追迟、bytes/booleans、oops(Ordinary Object Pointers)骚腥，從分配策略中可以看出敦间，相同寬度的字段總是被分配到一起。在滿足這個(gè)前提條件的情況下束铭，在父類中定義的變量會(huì)出現(xiàn)在子類之前廓块。如果CompactFields參數(shù)值為true（默認(rèn)是true），那么子類之中較窄的變量也可能會(huì)插入到父類變量的空隙之中契沫。
• 第三部分對(duì)齊填充并不是必然存在的带猴，也沒有特別的含義，它僅僅起著占位符的作用懈万。由于HotSpot VM的自動(dòng)內(nèi)存管理系統(tǒng)要求對(duì)象起始地址必須是8字節(jié)的整數(shù)倍拴清，就是對(duì)象的大小必須是8字節(jié)的整數(shù)倍。而對(duì)象頭部分正好是8字節(jié)的倍數(shù)（1倍或者2倍）会通，因此口予，當(dāng)對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)部分沒有對(duì)齊時(shí)，就需要通過對(duì)齊填充來(lái)補(bǔ)全涕侈。

對(duì)象的訪問定位

建立對(duì)象是為了使用對(duì)象沪停，我們的Java程序需要通過棧上的reference數(shù)據(jù)來(lái)操作堆上的具體對(duì)象。由于reference類型在JVM虛擬機(jī)規(guī)范中只規(guī)定了一個(gè)對(duì)象的引用，并沒有定義這個(gè)引用應(yīng)該通過何種方式去定位木张、訪問堆中的對(duì)象的具體位置众辨，所以對(duì)象訪問方式也取決于虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)而定。目前主流的訪問方式有使用句柄和直接指針2種舷礼。

• 如果使用句柄訪問的話鹃彻，那么Java堆中將會(huì)劃分出一塊內(nèi)存來(lái)作為句柄池，reference中存儲(chǔ)的就是對(duì)象的句柄地址妻献，而句柄中存儲(chǔ)的就是對(duì)象句柄地址蛛株，而句柄中包含了對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)與類型數(shù)據(jù)各自的具體地址信息。
• 如果使用直接指針訪問旋奢，那么Java堆對(duì)象的布局中就必須考慮如何防止訪問類型數(shù)據(jù)的相關(guān)信息泳挥，而reference中存儲(chǔ)的直接就是對(duì)象地址。

這兩種對(duì)象訪問方式各有優(yōu)勢(shì)至朗，使用句柄來(lái)訪問的最大好處就是reference中儲(chǔ)存的是穩(wěn)定的句柄地址屉符，在對(duì)象被移動(dòng)（垃圾收集時(shí)移動(dòng)對(duì)象是非常普遍的行為）時(shí)只會(huì)改變句柄中實(shí)例數(shù)據(jù)指針，而reference本身不需要修改锹引。

使用直接指針訪問方式的最大好處就是處理速度快矗钟，它節(jié)省了一次指針定位的時(shí)間開銷，由于對(duì)象的訪問在Java中非常頻繁嫌变，因此這類開銷積少成多后也是一項(xiàng)非扯滞В可觀的執(zhí)行成本。HotSpot使用的是第二種方式進(jìn)行對(duì)象訪問的腾啥。