java内存对齐结构体 方式 java 对象内存布局

Java对象内存布局

位置	存储内容	所占大小
对象头	8字节的标志位，存储分代年龄，hashcode(获取才会存储)等标志 8字节的classpointer，指向类的元数据地址，方法区 如果是数组对象，4字节存储数组的大小长度，如果不是数组对象，则不包含	8字节（64位系统） +8字节 +4字节
实例数据	存储着对象包含的所有成员变量，大小根据不同的数据类型空间不同 boolean和byte是1字节 short和char是2字节 int和float是4字节 long和double是8字节 引用类型是8字节
填充数据	将对象的所占空间填充为8字节的整数倍，以适配CPU的读取，是空间换时间的思想

目的

了解Java的对象布局，可以在相关高并发场景下，计算出会产生多大的内存，用来调整JVM大小

工具JOL Demo

maven依赖

<dependency>
  <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
  <artifactId>jol-core</artifactId>
  <version>RELEASE</version>
</dependency>

demo代码

package com.bayitalk.clazz;
import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;
/**
* 测试对象的布局
*/
public class TClass {
    private final static int a = 20;
    private static int b = 129;
    private int c = 12;
  	private int d = 10;
    private static String comment = "This is Test class";
    public String getComment(){
        return comment;
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(new TClass()).toPrintable());
    }
}

输出结果

com.bayitalk.clazz.TClass object internals:
OFF  SZ   TYPE DESCRIPTION               VALUE
  0   8        (object header: mark)     0x0000000000000001 (non-biasable; age: 0)
  8   4        (object header: class)    0xf800c105
 12   4    int TClass.c                  12
 16   4    int TClass.d                  10
 20   4        (object alignment gap)    
Instance size: 24 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total

解析

1. 8个字节的标志位，并且是大端存储
2. 标志位中并没有hashcode的值，是因为hashcode只有调用了hashcode相关的方法才会存储进标识位
3. class pointer是4个字节，因为存在指针压缩，为了减少空间和减少GC的频次
4. 实例对象只存储了成员变量
5. 有4个字节的填充字段，用来填充成8字节的整数倍

备注

小端存储：便于数据类型转换，例如long转int可以直接舍弃

大端存储：便于符号判断，最低位是符号位

指针压缩超过32G会失效。32位的处理器，内存大概4G

ClassPointer

classpointer存储的是指向类元数据(方法区)的地址，因此Java采用的是直接指针访问对象.

句柄池访问对象

直接指针指向

句柄池和直接引用的区别

访问方式	定义	优劣势
句柄池访问对象	句柄池访问，会再堆中单独开辟一个空间，存储对象实例数据和类元类型数据的指针	优势：reference存储的是句柄的地址，在对象实例移动的时候，不需要维护reference，只需要修改句柄池就好。 劣势：需要额外的存储空间，增加了一次指针跳转的开销
直接指针指向	在对象的实例数据中直接存储类元类型数据的指针	优势：减少了一次指针定位的开销 劣势：在GC等移动复制对象的时候，需要维护相应的reference

指针压缩

• 为了保证CPU缓存，存储更多的对象指针，将8字节压缩成4字节
• 减少GC发生的频次，占更少的资源
• 关闭指针压缩 : -XX:-UseCompressedOops
• 64位系统，4G内存默认开启指针压缩，超过32G之后，指针压缩失效，32位系统的CPU 最大支持2^32 = 4G ,如果是64位系统，最大支持 2^64， 但是对其填充是按照8字节进行填充，指针压缩可以理解为在32位系统在64位上面使用，因为32位系统的CPU寻址空间最大支持4G，对其进行8字节填充 = 32G，这就是内存超过32G指针压缩失效的原因。

对齐填充

• 对齐填充，是为了提高CPU的访问效率
• 因此对对象的实例数据进行更好的排序，有助于对齐填充产生的内存碎片
• 对象的实例数据顺序，并不一定是编码顺序，这个和Hotspot的FieldsAllocationStyle取值有关系。

FieldsAllocationStyle取值

取值	含义	备注
0	基本数据类型的原始引用 > 填充字段 > 引用类型	填充的字节是为了对齐8字节填充的空白
1	引用类型 > 基本类型 > 填充字段	默认1
2	父类的引用和子类的引用放在一块，父类策略采用0，子类策略采用1，但是父子类的数据是有隔离的	如果一个项目的继承关系特别多，采用策略2，可以提高GC的销量，父子类的引用在一起，方便查找