Java对象头

一、对象在堆内存中的布局

1.定义

在HotSpot虚拟机中,对象在堆内存的存储布局可以划分为三个部分:对象头(Header)、实例数据(Instance Data)、和对齐填充(Paddin)。

二、对象在堆内存中的存储布局

  • 对象头(在64位系统中,Mark Word占了8个字节,类型指针占了8个字节,一共是16个字节)
    • 对象标记(Mark Word)
      • 默认存储对象的HashCode、分代年龄和锁标志等信息。
      • 这些信息都是对象自身定义无关的数据,所以Mark Word被设计成一个非固定的数据结构以便在极小的空间内存春初尽量多的数据。
      • 它会根据对象的状态复用自己的存储空间,也就是说在允许期间Mark Word里存储的数据会随着锁标志位的变化而变化。
    • 类元信息(类型指针)
      • 对象指向他的类元数据的指针,虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。
  • 实例数据
    • 存放类的属性(Field)数据信息,包括父类的属性信息。
  • 对齐填充(保证8个字节的倍数)
    • 虚拟机要求对象起始地址必须是8字节的整数倍,填充数据不是必须存在的,仅仅是为了字节对齐,这部分内存按8字节补充对齐。

三、Mark Word(64位虚拟机)

### Java 对象头的结构与作用 Java 对象头Java 对象中非常重要的组成部分,它存储了对象的元数据信息,主要用于 JVM 的管理和操作。以下是关于 Java 对象头结构和作用的详细说明。 #### 1. **对象头的基本组成** 对象头通常由两部分组成:`Mark Word` 和 `Klass Pointer`[^1]。 - **Mark Word** `Mark Word` 是对象头的核心部分,用于存储与对象状态相关的信息。这些信息包括但不限于: - **哈希码**:对象的哈希值,用于在集合类(如 `HashMap`)中进行快速查找。 - **GC 标记**:垃圾回收器在标记阶段会使用该字段来标识对象是否需要被回收。 - **锁状态标志**:记录对象的锁状态(无锁、偏向锁、轻量级锁或重量级锁)。 - **线程 ID**(仅在偏向锁时):指向持有偏向锁的线程 ID。 - **年龄**:对象的年龄,用于垃圾回收中的代际晋升决策[^3]。 - **Klass Pointer** `Klass Pointer` 是一个指向对象所属类的元数据的指针。每个 Java 对象都有一个对应的 `instanceKlass`,它保存在方法区(JDK 8 及之后版本中为元空间)。通过这个指针,JVM 可以访问对象的类型信息、方法表和其他静态数据[^2]。 #### 2. **对象头的作用** 对象头的主要作用可以概括为以下几点: - **标识对象** 对象头中的 `Klass Pointer` 提供了对象的类型信息,使得 JVM 能够区分不同的对象类型并正确执行多态操作。 - **支持同步** 对象头中的 `Mark Word` 包含了锁状态标志,用于实现 Java 中的同步机制(如 `synchronized` 关键字)。根据锁的状态,JVM 可以决定是否需要升级锁级别(从偏向锁到轻量级锁再到重量级锁)[^3]。 - **垃圾回收** 在垃圾回收过程中,对象头的 `Mark Word` 用于标记对象是否存活。此外,对象头还可能包含对象的年龄信息,帮助 JVM 决定对象是否需要从年轻代晋升到老年代。 - **哈希计算** 对象头中的 `Mark Word` 存储了对象的哈希值,避免每次调用 `hashCode()` 方法时重新计算,从而提高性能。 #### 3. **特殊情况:数组对象头** 对于数组对象,其对象头除了包含上述的 `Mark Word` 和 `Klass Pointer` 外,还会额外存储数组的长度信息。这是因为数组的大小是固定的,JVM 需要通过对象头快速获取数组的边界信息,以防止越界访问。 ```java int[] array = new int[10]; // 数组对象头包含 Mark Word、Klass Pointer 和数组长度 ``` ### 示例代码 以下是一个简单的 Java 对象创建示例,展示了对象头的作用: ```java class Example { int value; } public class Main { public static void main(String[] args) { Example obj = new Example(); // 创建一个 Example 对象 System.out.println(obj.hashCode()); // 输出对象的哈希值,来自对象头中的 Mark Word } } ``` 在上述代码中,`obj.hashCode()` 返回的哈希值实际上是直接从对象头的 `Mark Word` 中读取的。 ####
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