对象内存布局与对象访问定位

本文详细介绍了Java对象在内存中的存储布局,包括对象头、实例数据和对齐填充三部分。对象头包含运行时数据和类型指针,实例数据存储字段信息,对齐填充则起到占位作用以满足内存对齐要求。Java对象访问有两种方式:句柄访问和直接指针,各有优缺点。句柄访问稳定,直接指针速度快。

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对象在内存中的存储布局可以划分为三个部分:对象头、实例数据、对齐填充

1. 对象头

对象头包括两类信息:

  1. 用于存储对象自身得运行时数据(如:哈希码、GC分代年龄、锁标志等)
  2. 另一部分是类型指针,即对象指向它的类型元数据的指针,java虚拟机通过这个指针来确定该对象是哪个类的实例
2. 实例数据

实例数据部分是对象真正存储的有效信息,即是我们再程序代码中所定义的内容,无论是从父类中继承下来的,还是在子类中定义的字段都记录着;这部分的存储顺序会受到虚拟机分配策略参数(-XX:FieldsAllocationStyle参数)和字段在源码中定义的顺序所影响

如果虚拟机中的+XX:CompactFields参数值为true,那么子类之中较窄的变量也允许插入父类变量的空隙之中,以节省空间

3. 对齐填充

对齐填充并不是必然存在的,也没有特别的含义,它仅仅起到占位符的作用
HotSpot虚拟机要求对象的起始地址必须是8字节的整数倍,对齐填充就为了补全实例数据中可能出现不是整数倍的情况

对象创建后为了使用,java程序会通过栈上的reference数据来操作堆上的对象,主要的访问方式有两种

1. 句柄访问

使用句柄访问,java堆中将会划分出一块内存来作为句柄池,reference中存储的就是对象的句柄地址,而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的地址信息

2. 直接指针

java堆中对象的内存布局必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息,reference中存储的直接就是对象地址,如果是访问对象本身的话就节省了间接访问的开销

总结

两种方式各有各的好处:
句柄访问reference中存储的是稳定的句柄地址,对象移动时reference不需要改变
直接指针速度更快,因为java中对象的访问是非常频繁的,积少成多,就可以节省很多成本

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