Java对象在内存的结构

一、内存布局

对象在内存中存储的结构由三部分组成：对象头、实例数据、对齐填充。

1. 对象头

MarkWord（标记字段） ：哈希码、分代年龄、锁标志位、偏向线程ID、偏向时间戳等信息。Mark Word被设计成了一个非固定的数据结构以便在极小的空间内存储尽量多的信息，它会根据对象的状态复用自己的存储空间。例外：如果是数组的话，还需要有一块区域存放数组大小，因为没办法从元数据确认数组大小，所以要存储到对象头的MarkWord中。

MarkWord是根据对象的状态区分不同的状态位，从而区分不同的存储结构。例如下图：

对象头的另一部分是类型指针（Klass Pointer）。

Klass Pointer（类型指针）： 即指向当前对象的类的元数据的指针，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数据上保留类型指针，换句话说查找对象的元数据信息并不一定要经过对象本身。

另外，如果是数组，对象头中还有一块用于存放数组长度的数据，因为虚拟机可以通过普通Java对象的元数据信息确定Java对象的大小，但是从数组的元数据中无法确定数组的大小。 其中偏向锁和轻量级锁是java6以后对synchronized进行优化后新增的，稍后做介绍。

2. 实例数据

实例数据部分是对象真正存储的有效信息，也就是我们在程序代码里面所定义的各种类型的字段内容，无论是从父类继承下来的，还是在子类中定义的都需要记录下来。 这部分的存储顺序会受到虚拟机分配策略参数（FieldsAllocationStyle）和字段在Java源码中定义顺序的影响。

HotSpot虚拟机 默认的分配策略为longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops（Ordinary Object Pointers），从分配策略中可以看出，相同宽度的字段总是被分配到一起。在满足这个前提条件的情况下，在父类中定义的变量会出现在子类之前。如果 CompactFields参数值为true（默认为true），那子类之中较窄的变量也可能会插入到父类变量的空隙之中。

3. 对齐填充

第三部分对齐填充并不是必然存在的，也没有特别的含义，它仅仅起着占位符的作用。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，换句话说就是对象的大小必须是8字节的整数倍。对象头正好是8字节的倍数（1倍或者2倍），因此当对象实例数据部分没有对齐的话，就需要通过对齐填充来补全。

二、创建过程

在语言层面上，创建对象通常 （例外：克隆、反序列化） 仅仅是一个 new关键字而已，而在虚拟机中，对象（限于普通Java对象，不包括数组和Class对象等）的创建又是怎样的？

以下分析虚拟机遇到new指令时的操作：

一个对象的存储涉及内存的三部分：方法栈（存储指针）、方法区（存储类信息、常量、静态变量）、堆（存储对象的实例数据）。其中关于最左侧图中“对象的引用”有两种实现方式，如下右图（两种：1、通过句柄实现；2、直接指针实现；）：

三、举例

在Hotspot JVM中，32位机器下，Integer对象的大小是int的几倍？

int占用的是4字节。由以上分析可得Integer的结构如下：

Integer只有一个int类型的成员变量value，所以其对象实际数据部分的大小是4个字节，然后再在后面填充4个字节达到8字节的对齐，所以可以得出Integer对象的大小是16个字节。

因此，我们可以得出Integer对象的大小是原生的int类型的4倍。

关于对象的内存结构，需要注意数组的内存结构和普通对象的内存结构稍微不同，因为数据有一个长度length字段，所以在对象头后面还多了一个int类型的length字段，占4个字节，接下来才是数组中的数据，如下：