对象已死？

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#jvm

一、对象的内存布局

Java对象在内存中的存储布局可分为三个部分：

1. 对象头（Header）

对象头包含两类信息：

第一类：存储对象自身的运行时数据

哈希码（HashCode）
GC分代年龄
锁状态标志
线程持有的锁
偏向线程ID
偏向时间戳等

这部分数据在32位和64位虚拟机中分别占用32bit和64bit，官方称为"Mark Word"。

第二类：类型指针

指向对象类型元数据的指针
虚拟机通过这个指针确定对象是哪个类的实例
如果是Java数组，对象头还必须额外包含一块用于记录数组长度的数据

2. 实例数据（Instance Data）

对象真正存储的有效信息
即代码中定义的各种类型的字段内容
包括从父类继承下来的字段

3. 对齐填充（Padding）

不是必然存在的部分
仅起占位符作用
HotSpot VM要求对象起始地址必须是8字节的整数倍
对象头已被设计为8字节的倍数（1倍或2倍）
当实例数据部分未对齐时，需要填充来补全

二、对象内存分配方式

1. 指针碰撞（Bump the Pointer）

适用条件：内存规整（所有使用过的内存在一边，空闲内存在另一边）

工作原理：

使用一个指针作为分界点指示器
分配内存仅需将指针向空闲方向移动对象大小的距离

优点：简单高效

缺点：

需要内存规整（连续）
多线程环境下需要同步处理

解决方案：

采用CAS（Compare And Swap）重试保证原子性
或使用TLAB（Thread Local Allocation Buffer）策略

2. 空闲列表（Free List）

适用条件：内存不规整（已使用和空闲内存交错）

工作原理：

虚拟机维护一个列表记录可用内存块
分配时从列表中找到足够大的空间划分给对象
更新列表记录

优点：适应不规则内存

缺点：

会产生内存碎片
大对象可能难以找到合适空间

3. TLAB策略（Thread Local Allocation Buffer）

为每个线程预先分配一小块内存
线程分配对象优先在自己的TLAB中分配
TLAB用完时，才需要同步锁定分配新的TLAB

优点：

减少线程竞争
提高分配效率

分配方式的选择依据

分配方式	适用条件	典型收集器
指针碰撞	内存规整	Serial、ParNew等带压缩功能的收集器
空闲列表	内存不规整	CMS等基于清除算法的收集器

选择取决于垃圾收集器是否具有空间压缩整理能力。

三、对象的访问定位

1. 使用句柄访问

实现方式：

Java堆中划分一块内存作为句柄池
reference存储对象的句柄地址
句柄包含对象实例数据和类型数据的具体地址

访问流程：

通过栈中reference找到句柄
通过句柄访问实例数据
通过句柄访问类型数据

优点：

reference稳定（对象移动时只需更新句柄）
内存整理时不需要修改reference

缺点：

访问需要三次定位
性能开销较大

2. 直接指针访问

实现方式：

reference直接存储对象地址
对象内存布局中需要包含类型数据信息

访问流程：

通过栈中reference直接访问对象实例
通过对象头中的类型指针访问类型数据

优点：

访问速度快（减少一次间接访问）
HotSpot虚拟机主要采用这种方式

缺点：

对象移动时需要修改reference

四、总结对比

特性	句柄访问	直接指针访问
访问速度	较慢（3次）	较快（2次）
对象移动影响	reference不变	需修改reference
内存占用	额外句柄池空间	更节省空间
实现复杂度	较高	较低

HotSpot虚拟机主要采用直接指针访问方式，因为访问速度是对象访问的主要性能考量因素。理解这些底层机制有助于我们更好地优化Java应用性能，特别是在处理大量对象创建和访问的场景时。