JVM -- 对象内存布局/指针压缩

最新推荐文章于 2025-03-31 22:58:44 发布

neei

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分类专栏： JVM 文章标签： jvm java 开发语言

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本文详细介绍了JVM中对象内存布局的各个部分，包括对象头（Mark Word和类型指针）、实例数据和对齐填充，并讨论了指针压缩的实现原理和优势。针对不同类型的对象，如空对象、普通对象和数组对象，分析了它们在开启和关闭指针压缩情况下的内存占用。最后，探讨了如何计算对象大小以及在32G内存限制下如何通过调整对齐方式来扩展空间。

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对象内存布局/指针压缩

对象内存布局

在这里插入图片描述

对象头

Mark Word
○ 32位占4B
○ 64位占8B
○ 哈希值
○ GC分代年龄
○ 锁状态标识
○ 偏向锁线程id
○ 偏向时间戳
类型指针 Klass pointer
○ 对象所属的类的元信息的实例指针, instanceKlass在方法区的地址
○ 指针压缩优化
■ 开启 : 4B
■ 不开启 : 8B
数组长度
○ 如果这个对象不是数组，占0B
○ 如果这个对象是数组，占4B

实例数据

类的非静态属性，生成对象时就是实例数据
相同长度的数据会放到一起,如long/duble

对齐填充

Java中所有的对象大小都是8字节对齐 8的整数倍
如果一个对象占30B + JVM底层会补2B（对齐填充），凑成32字节，达到8字节对齐
对齐填充补0 程序更好写性能更高
数组对象在关闭指针压缩的情况下会出现两端填充

指针压缩

jdk6以后引入的技术，默认是开启的，参数：-XX:+/-UseCompressedOops
开启指针压缩可节省空间/寻址更高效

指针压缩的实现原理

由于存在对齐填充,8字节对齐,二进制末尾都是 000
○ 8–> 1 000
○ 16–> 10 000
○ 24–> 11 000
○ 32–> 100 000
指针压缩原理就是基于末尾三位000进行压缩
存储的时候后三位000抹掉
使用的时候后三位000补上,从而实现指针压缩

开启指针压缩的情况下，一个oop表示的最大对空间是多少

类型指针占4字节，也就是32位,一个oop，存储的时候是4B，32bit
使用的时候，尾部补了三个0, 35bit
即2的35次方=32G

32G不够用如何扩容

修改OpenJdk源码,调整8字节对齐(压缩抹掉后三位000,32G),调整为16位对齐(压缩抹掉后4位0000,64G)
目前CPU算力可能跟不上

计算对象大小

用jol-core包或者HSDB都可以看，区别是HSDB只能看基于普通类生成对象的大小，java中的数组因为是运行时生成的，故它的大小只有运行时才能知晓。
计算大小 : Mark Word + 类型指针 + 数组长度 + 实例数据 + 对齐填充

空对象(没实例数据)

开启指针压缩 : 16B = 8B + 4B + 0B + 0B + 4B
关闭指针压缩 : 16B = 8B + 8B + 0 + 0 + 0

public class CountEmptyObjectSize {
    public static void main(String[] args) {
        CountEmptyObjectSize obj = new CountEmptyObjectSize();
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());
    }
}

普通对象

开启指针压缩 : 24 = 8B + 4B + 0B + 4 * 2 + 4B
关闭指针压缩 : 24 = 8 + 8 + 0 + 4*2 + 0

public class CountObjectSize {
    int a = 10;
    int b = 20;
    public static void main(String[] args) {
        CountObjectSize object = new CountObjectSize();
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable());
    }
}

数组对象

开启指针压缩 : 32B = 8 + 4 + 4 + 4 * 3 + 4B
关闭指针压缩 : 40B = 8 + 8 + 4 + 4 + 4 * 3 + 4B (两段填充)

public class CountSimpleObjectSize {
    static int[] arr = {0, 1, 2};
    public static void main(String[] args) {
        CountSimpleObjectSize test1 = new CountSimpleObjectSize();
        System.out.printf(ClassLayout.parseInstance(arr).toPrintable());
    }
}