java对象内存布局介绍

对象的组成

根据java虚拟机规范里面的描述：java对象分为三部分：对象头(Object Header), 实例数据(instance data)，对齐填充(padding)。如图：

数组与对象类似，只是对象头部分多了数组长度Length的存储长度为4字节。

对象头(Object Header):

从图片上得知对象头分为两部分：Mark Word 与 Class Pointer(类型指针)。

Mark Word存储了对象的hashCode、GC信息、锁信息三部分，Class Pointer存储了指向“类对象信息的指针”。在32位JVM上对象头占用的大小是8字节，64位JVM则是16字节，两种类型的Mark Word 和 Class Pointer各占一半空间大小。
在64位JVM上有一个压缩指针选项-XX:+UseCompressedOops，默认是开启的。开启之后Class Pointer部分就会压缩为4字节，此时对象头大小就会缩小到12字节。
下面是用一张图展示 32位JVM上对象头的内存分布，方便理解。

实例数据(instance data)：

有一种错觉就是实例数据里面通常只存了数据本身，但实际上这部分JVM也做了对齐填充，这样做的目的是为了内存对齐，为了实现这个效果JVM会执行一个字段重排列的操作。

字段重排列: 故名思义就是JVM在分配内存时不一定是完全按照类定义的字段顺序去分配，而是根据JVM选项-XX:FieldsAllocationStyle(默认是1)来进行排序。对于所有的

-XX:FieldsAllocationStyle配置选项来说都会遵守以下两个原则：

1、如果一个字段的大小为S字节，则对象开始的位置到该字段的位置的偏移量一定满足：

该字段的位置 - 对象开始位置 = mS (m >=1) 即是S的m倍。

在64位JVM开启压缩指针的基础上举个例子：

对象的分配第一个字段是个long 类型，这时对 象头的大小为12个字节，long的大小8个字节。14不能整除8，这时JVM会填充4个字节。让字段的位置从16开始，这样压缩节省出来的4字节空间又还回去了。。。。

2、子类继承父类字段的偏移量一定和父类是一致的。在具体的64位JVM实现中对还会对比子类的实例数据进行以下对齐：如果开启了压缩指针则子类第一个字段的偏移量是4N，关闭压缩指针之后是8N。

JOL 工具来验证上面的结论

1.ms验证

import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;
import org.openjdk.jol.vm.VM;

/**
 * java 对象内存分布
 */

class A{
    long i;
}

public class MemoryLayoutTest {

    public static void main(String[] args){

        System.out.println(VM.current().details());
        System.out.println(ClassLayout.parseClass(A.class).toPrintable());
    }

}

得到的结果

memory.A object internals:
 OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
      0    12        (object header)                           N/A
     12     4        (alignment/padding gap)                  
     16     8   long A.i                                       N/A
Instance size: 24 bytes
Space losses: 4 bytes internal + 0 bytes external = 4 bytes total

为了满足mS，进行了4个字节的填充（16 - 0 = 2*8）
2.偏移量是一致

class A{
    long i;
}

class B extends  A{
    int  j;
}

public class MemoryLayoutTest {

    public static void main(String[] args){

        System.out.println(VM.current().details());
        System.out.println(ClassLayout.parseClass(B.class).toPrintable());
    }

}

memory.B object internals:
 OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
      0    12        (object header)                           N/A
     12     4        (alignment/padding gap)                  
     16     8   long A.i                                       N/A
     24     4    int B.j                                       N/A
     28     4        (loss due to the next object alignment)
Instance size: 32 bytes
Space losses: 4 bytes internal + 4 bytes external = 8 bytes total

对齐填充：

这里的对齐填充专指对象末尾的填充，如果对象填充完实例数据后的大小不满足"8N",则填充到8N，其实在上面运行结果中就已经有提示了。
上面大小到28时满足不了8N，故填充了4字节，使得实例数据大小达到32字节，满足了8N。

总结：

java对象由三部分组成：对象头，实例数据，对齐填充。

对象头包括Mark Word和 Class Pointer。Mark Word包括对象hashCode,GC信息和锁信息。在32位JVM下对象头大小为8字节。64位16字节，开启压缩指针后为12字节，压缩的是Class Pointer。

实例数据也会有对齐填充。（实例数据填充）

对象大小一定满足8N。（对象填充）