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Java中對象的內(nèi)存布局

發(fā)布時間:2021-08-24 10:42:11 來源:億速云 閱讀:134 作者:chen 欄目:編程語言

這篇文章主要講解了“Java中對象的內(nèi)存布局”,文中的講解內(nèi)容簡單清晰,易于學(xué)習(xí)與理解,下面請大家跟著小編的思路慢慢深入,一起來研究和學(xué)習(xí)“Java中對象的內(nèi)存布局”吧!

作為一名Java程序員,我們在日常工作中使用這款面向?qū)ο蟮木幊陶Z言時,做的最頻繁的操作大概就是去創(chuàng)建一個個的對象了。對象的創(chuàng)建方式雖然有很多,可以通過new、反射、clone、反序列化等不同方式來創(chuàng)建,但最終使用時對象都要被放到內(nèi)存中,那么你知道在內(nèi)存中的java對象是由哪些部分組成、又是怎么存儲的嗎?

本文將基于代碼進(jìn)行實例測試,詳細(xì)探討對象在內(nèi)存中的組成結(jié)構(gòu)。全文目錄結(jié)構(gòu)如下:

  1. 對象內(nèi)存結(jié)構(gòu)概述

  2. JOL 工具簡介

  3. 對象頭

  4. 實例數(shù)據(jù)

  5. 對齊填充字節(jié)

  6. 總結(jié)

文中代碼基于 JDK 1.8.0_261,64-Bit HotSpot 運(yùn)行

1、對象內(nèi)存結(jié)構(gòu)概述

在介紹對象在內(nèi)存中的組成結(jié)構(gòu)前,我們先簡要回顧一個對象的創(chuàng)建過程:

1、jvm將對象所在的class文件加載到方法區(qū)中

2、jvm讀取main方法入口,將main方法入棧,執(zhí)行創(chuàng)建對象代碼

3、在main方法的棧內(nèi)存中分配對象的引用,在堆中分配內(nèi)存放入創(chuàng)建的對象,并將棧中的引用指向堆中的對象

所以當(dāng)對象在實例化完成之后,是被存放在堆內(nèi)存中的,這里的對象由3部分組成,如下圖所示:

Java中對象的內(nèi)存布局

對各個組成部分的功能簡要進(jìn)行說明:

  • 對象頭:對象頭存儲的是對象在運(yùn)行時狀態(tài)的相關(guān)信息、指向該對象所屬類的元數(shù)據(jù)的指針,如果對象是數(shù)組對象那么還會額外存儲對象的數(shù)組長度

  • 實例數(shù)據(jù):實例數(shù)據(jù)存儲的是對象的真正有效數(shù)據(jù),也就是各個屬性字段的值,如果在擁有父類的情況下,還會包含父類的字段。字段的存儲順序會受到數(shù)據(jù)類型長度、以及虛擬機(jī)的分配策略的影響

  • 對齊填充字節(jié):在java對象中,需要對齊填充字節(jié)的原因是,64位的jvm中對象的大小被要求向8字節(jié)對齊,因此當(dāng)對象的長度不足8字節(jié)的整數(shù)倍時,需要在對象中進(jìn)行填充操作。注意圖中對齊填充部分使用了虛線,這是因為填充字節(jié)并不是固定存在的部分,這點在后面計算對象大小時具體進(jìn)行說明

2、JOL 工具簡介

在具體開始研究對象的內(nèi)存結(jié)構(gòu)之前,先介紹一下我們要用到的工具,openjdk官網(wǎng)提供了查看對象內(nèi)存布局的工具jol (java object  layout),可在maven中引入坐標(biāo):

<dependency>     <groupId>org.openjdk.jol</groupId>     <artifactId>jol-core</artifactId>     <version>0.14</version> </dependency>

在代碼中使用jol提供的方法查看jvm信息:

System.out.println(VM.current().details());

 Java中對象的內(nèi)存布局

通過打印出來的信息,可以看到我們使用的是64位  jvm,并開啟了指針壓縮,對象默認(rèn)使用8字節(jié)對齊方式。通過jol查看對象內(nèi)存布局的方法,將在后面的例子中具體展示,下面開始對象內(nèi)存布局的正式學(xué)習(xí)。

3、對象頭

首先看一下對象頭(Object  header)的組成部分,根據(jù)普通對象和數(shù)組對象的不同,結(jié)構(gòu)將會有所不同。只有當(dāng)對象是數(shù)組對象才會有數(shù)組長度部分,普通對象沒有該部分,如下圖所示:

Java中對象的內(nèi)存布局

在對象頭中mark word 占8字節(jié),默認(rèn)開啟指針壓縮的情況下klass pointer  占4字節(jié),數(shù)組對象的數(shù)組長度占4字節(jié)。在了解了對象頭的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)后,現(xiàn)在以一個不包含任何屬性的空對象為例,查看一下它的內(nèi)存布局,創(chuàng)建User類:

public class User { }

使用jol查看對象頭的內(nèi)存布局:

public static void main(String[] args) {     User user=new User();     //查看對象的內(nèi)存布局     System.out.println(ClassLayout.parseInstance(user).toPrintable()); }

執(zhí)行代碼,查看打印信息:

Java中對象的內(nèi)存布局

  • OFFSET:偏移地址,單位為字節(jié)

  • SIZE:占用內(nèi)存大小,單位為字節(jié)

  • TYPE:Class中定義的類型

  • DESCRIPTION:類型描述,Obejct header 表示對象頭,alignment表示對齊填充

  • VALUE:對應(yīng)內(nèi)存中存儲的值

當(dāng)前對象共占用16字節(jié),因為8字節(jié)標(biāo)記字加4字節(jié)的類型指針,不滿足向8字節(jié)對齊,因此需要填充4個字節(jié):

8B (mark word) + 4B (klass pointer) + 0B (instance data) + 4B (padding)

這樣我們就通過直觀的方式,了解了一個不包含屬性的最簡單的空對象,在內(nèi)存中的基本組成是怎樣的。在此基礎(chǔ)上,我們來深入學(xué)習(xí)對象頭中各個組成部分。

3.1 Mark Word 標(biāo)記字

在對象頭中,mark word 一共有64個bit,用于存儲對象自身的運(yùn)行時數(shù)據(jù),標(biāo)記對象處于以下5種狀態(tài)中的某一種:

Java中對象的內(nèi)存布局

3.1.1 基于mark word的鎖升級

在jdk6  之前,通過synchronized關(guān)鍵字加鎖時使用無差別的的重量級鎖,重量級鎖會造成線程的串行執(zhí)行,并且使cpu在用戶態(tài)和核心態(tài)之間頻繁切換。隨著對synchronized的不斷優(yōu)化,提出了鎖升級的概念,并引入了偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖。在mark  word中,鎖(lock)標(biāo)志位占用2個bit,結(jié)合1個bit偏向鎖(biased_lock)標(biāo)志位,這樣通過倒數(shù)的3位,就能用來標(biāo)識當(dāng)前對象持有的鎖的狀態(tài),并判斷出其余位存儲的是什么信息。

基于mark word的鎖升級的流程如下:

1、鎖對象剛創(chuàng)建時,沒有任何線程競爭,對象處于無鎖狀態(tài)。在上面打印的空對象的內(nèi)存布局中,根據(jù)大小端,得到最后8位是00000001,表示處于無鎖態(tài),并且處于不可偏向狀態(tài)。這是因為在jdk中偏向鎖存在延遲4秒啟動,也就是說在jvm啟動后4秒后創(chuàng)建的對象才會開啟偏向鎖,我們通過jvm參數(shù)取消這個延遲時間:

-XX:BiasedLockingStartupDelay=0

 Java中對象的內(nèi)存布局

這時最后3位為101,表示當(dāng)前對象的鎖沒有被持有,并且處于可被偏向狀態(tài)。

2、在沒有線程競爭的條件下,第一個獲取鎖的線程通過CAS將自己的threadId寫入到該對象的mark  word中,若后續(xù)該線程再次獲取鎖,需要比較當(dāng)前線程threadId和對象mark  word中的threadId是否一致,如果一致那么可以直接獲取,并且鎖對象始終保持對該線程的偏向,也就是說偏向鎖不會主動釋放。

使用代碼進(jìn)行測試同一個線程重復(fù)獲取鎖的過程:

public static void main(String[] args) {     User user=new User();     synchronized (user){         System.out.println(ClassLayout.parseInstance(user).toPrintable());     }     System.out.println(ClassLayout.parseInstance(user).toPrintable());     synchronized (user){         System.out.println(ClassLayout.parseInstance(user).toPrintable());     } }

執(zhí)行結(jié)果:

Java中對象的內(nèi)存布局

可以看到一個線程對一個對象加鎖、解鎖、重新獲取對象的鎖時,mark word都沒有發(fā)生變化,偏向鎖中的當(dāng)前線程指針始終指向同一個線程。

3、當(dāng)兩個或以上線程交替獲取鎖,但并沒有在對象上并發(fā)的獲取鎖時,偏向鎖升級為輕量級鎖。在此階段,線程采取CAS的自旋方式嘗試獲取鎖,避免阻塞線程造成的cpu在用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)間轉(zhuǎn)換的消耗。測試代碼如下:

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {     User user=new User();     synchronized (user){         System.out.println("--MAIN--:"+ClassLayout.parseInstance(user).toPrintable());     }      Thread thread = new Thread(() -> {         synchronized (user) {             System.out.println("--THREAD--:"+ClassLayout.parseInstance(user).toPrintable());         }     });     thread.start();     thread.join();     System.out.println("--END--:"+ClassLayout.parseInstance(user).toPrintable()); }

先直接看一下結(jié)果:

Java中對象的內(nèi)存布局

整個加鎖狀態(tài)的變化流程如下:

  • 主線程首先對user對象加鎖,首次加鎖為101偏向鎖

  • 子線程等待主線程釋放鎖后,對user對象加鎖,這時將偏向鎖升級為00輕量級鎖

  • 輕量級鎖解鎖后,user對象無線程競爭,恢復(fù)為001無鎖態(tài),并且處于不可偏向狀態(tài)。如果之后有線程再嘗試獲取user對象的鎖,會直接加輕量級鎖,而不是偏向鎖

4、當(dāng)兩個或以上線程并發(fā)的在同一個對象上進(jìn)行同步時,為了避免無用自旋消耗cpu,輕量級鎖會升級成重量級鎖。這時mark  word中的指針指向的是monitor對象(也被稱為管程或監(jiān)視器鎖)的起始地址。測試代碼如下:

public static void main(String[] args) {     User user = new User();     new Thread(() -> {         synchronized (user) {             System.out.println("--THREAD1--:" + ClassLayout.parseInstance(user).toPrintable());             try {                 TimeUnit.SECONDS.sleep(2);             } catch (InterruptedException e) {                 e.printStackTrace();             }         }     }).start();     new Thread(() -> {         synchronized (user) {             System.out.println("--THREAD2--:" + ClassLayout.parseInstance(user).toPrintable());             try {                 TimeUnit.SECONDS.sleep(2);             } catch (InterruptedException e) {                 e.printStackTrace();             }         }     }).start(); }

查看結(jié)果:

Java中對象的內(nèi)存布局

可以看到,在兩個線程同時競爭user對象的鎖時,會升級為10重量級鎖。

3.1.2 其他信息

對mark word 中其他重要信息進(jìn)行說明:

hashcode:無鎖態(tài)下的hashcode采用了延遲加載技術(shù),在第一次調(diào)用hashCode()方法時才會計算寫入。對這一過程進(jìn)行驗證:

public static void main(String[] args) {     User user=new User();     //打印內(nèi)存布局     System.out.println(ClassLayout.parseInstance(user).toPrintable());     //計算hashCode     System.out.println(user.hashCode());     //再次打印內(nèi)存布局     System.out.println(ClassLayout.parseInstance(user).toPrintable()); }

 Java中對象的內(nèi)存布局

可以看到,在沒有調(diào)用hashCode()方法前,31位的哈希值不存在,全部填充為0。在調(diào)用方法后,根據(jù)大小端,被填充的數(shù)據(jù)為:

1011001001101100011010010101101

將2進(jìn)制轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制,對應(yīng)哈希值1496724653。需要注意,只有在調(diào)用沒有被重寫的Object.hashCode()方法或System.identityHashCode(Object)方法才會寫入mark  word,執(zhí)行用戶自定義的hashCode()方法不會被寫入。

大家可能會注意到,當(dāng)對象被加鎖后,mark word中就沒有足夠空間來保存hashCode了,這時hashcode會被移動到重量級鎖的Object  Monitor中。

  • epoch:偏向鎖的時間戳

  • 分代年齡(age):在jvm的垃圾回收過程中,每當(dāng)對象經(jīng)過一次Young  GC,年齡都會加1,這里4位來表示分代年齡最大值為15,這也就是為什么對象的年齡超過15后會被移到老年代的原因。在啟動時可以通過添加參數(shù)來改變年齡閾值:

-XX:MaxTenuringThreshold

當(dāng)設(shè)置的閾值超過15時,啟動時會報錯:

Java中對象的內(nèi)存布局

3.2 Klass Pointer 類型指針

Klass  Pointer是一個指向方法區(qū)中Class信息的指針,虛擬機(jī)通過這個指針確定該對象屬于哪個類的實例。在64位的JVM中,支持指針壓縮功能,根據(jù)是否開啟指針壓縮,Klass  Pointer占用的大小將會不同:

  • 未開啟指針壓縮時,類型指針占用8B (64bit)

  • 開啟指針壓縮情況下,類型指針占用4B (32bit)

在jdk6之后的版本中,指針壓縮是被默認(rèn)開啟的,可通過啟動參數(shù)開啟或關(guān)閉該功能:

#開啟指針壓縮: -XX:+UseCompressedOops #關(guān)閉指針壓縮: -XX:-UseCompressedOops

還是以剛才的User類為例,關(guān)閉指針壓縮后再次查看對象的內(nèi)存布局:

Java中對象的內(nèi)存布局

對象大小雖然還是16字節(jié),但是組成發(fā)生了改變,8字節(jié)標(biāo)記字加8字節(jié)類型指針,已經(jīng)能滿足對齊條件,因此不需要填充。

8B (mark word) + 8B (klass pointer) + 0B (instance data) + 0B (padding)

3.2.1 指針壓縮原理

在了解了指針壓縮的作用后,我們來看一下指針壓縮是如何實現(xiàn)的。首先在不開啟指針壓縮的情況下,一個對象的內(nèi)存地址使用64位表示,這時能描述的內(nèi)存地址范圍是:

0 ~ 2^64-1

在開啟指針壓縮后,使用4個字節(jié)也就是32位,可以表示2^32  個內(nèi)存地址,如果這個地址是真實地址的話,由于CPU尋址的最小單位是Byte,那么就是4GB內(nèi)存。這對于我們來說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,但是之前我們說過,java中對象默認(rèn)使用了8字節(jié)對齊,也就是說1個對象占用的空間必須是8字節(jié)的整數(shù)倍,這樣就創(chuàng)造了一個條件,使jvm在定位一個對象時不需要使用真正的內(nèi)存地址,而是定位到由java進(jìn)行了8字節(jié)映射后的地址(可以說是一個映射地址的編號)。

映射過程也非常簡單,由于使用了8字節(jié)對齊后每個對象的地址偏移量后3位必定為0,所以在存儲的時候可以將后3位0抹除(轉(zhuǎn)化為bit是抹除了最后24位),在此基礎(chǔ)上再去掉最高位,就完成了指針從8字節(jié)到4字節(jié)的壓縮。而在實際使用時,在壓縮后的指針后加3位0,就能夠?qū)崿F(xiàn)向真實地址的映射。

Java中對象的內(nèi)存布局

完成壓縮后,現(xiàn)在指針的32位中的每一個bit,都可以代表8個字節(jié),這樣就相當(dāng)于使原有的內(nèi)存地址得到了8倍的擴(kuò)容。所以在8字節(jié)對齊的情況下,32位最大能表示2^32*8=32GB內(nèi)存,內(nèi)存地址范圍是:

0 ~ (2^32-1)*8

由于能夠表示的最大內(nèi)存是32GB,所以如果配置的最大的堆內(nèi)存超過這個數(shù)值時,那么指針壓縮將會失效。配置jvm啟動參數(shù):

-Xmx32g

查看對象內(nèi)存布局:

 Java中對象的內(nèi)存布局

此時,指針壓縮失效,指針長度恢復(fù)到8字節(jié)。那么如果業(yè)務(wù)場景內(nèi)存超過32GB怎么辦呢,可以通過修改默認(rèn)對齊長度進(jìn)行再次擴(kuò)展,我們將對齊長度修改為16字節(jié):

-XX:ObjectAlignmentInBytes=16 -Xmx32g

 Java中對象的內(nèi)存布局

可以看到指針壓縮后占4字節(jié),同時對象向16字節(jié)進(jìn)行了填充對齊,按照上面的計算,這時配置最大堆內(nèi)存為64GB時指針壓縮才會失效。

對指針壓縮做一下簡單總結(jié):

  • 通過指針壓縮,利用對齊填充的特性,通過映射方式達(dá)到了內(nèi)存地址擴(kuò)展的效果

  • 指針壓縮能夠節(jié)省內(nèi)存空間,同時提高了程序的尋址效率

  • 堆內(nèi)存設(shè)置時最好不要超過32GB,這時指針壓縮將會失效,造成空間的浪費(fèi)

  • 此外,指針壓縮不僅可以作用于對象頭的類型指針,還可以作用于引用類型的字段指針,以及引用類型數(shù)組指針

3.3 數(shù)組長度

如果當(dāng)對象是一個數(shù)組對象時,那么在對象頭中有一個保存數(shù)組長度的空間,占用4字節(jié)(32bit)空間。通過下面代碼進(jìn)行測試:

public static void main(String[] args) {     User[] user=new User[2];     //查看對象的內(nèi)存布局     System.out.println(ClassLayout.parseInstance(user).toPrintable()); }

運(yùn)行代碼,結(jié)果如下:

Java中對象的內(nèi)存布局

內(nèi)存結(jié)構(gòu)從上到下分別為:

  • 8字節(jié)mark word

  • 4字節(jié)klass pointer

  • 4字節(jié)數(shù)組長度,值為2,表示數(shù)組中有兩個元素

  • 開啟指針壓縮后每個引用類型占4字節(jié),數(shù)組中兩個元素共占8字節(jié)

需要注意的是,在未開啟指針壓縮的情況下,在數(shù)組長度后會有一段對齊填充字節(jié):

Java中對象的內(nèi)存布局

通過計算:

8B (mark word) + 8B (klass pointer) + 4B (array length) + 16B (instance data)=36B

需要向8字節(jié)進(jìn)行對齊,這里選擇將對齊的4字節(jié)添加在了數(shù)組長度和實例數(shù)據(jù)之間。

4、實例數(shù)據(jù)

實例數(shù)據(jù)(Instance  Data)保存的是對象真正存儲的有效信息,保存了代碼中定義的各種數(shù)據(jù)類型的字段內(nèi)容,并且如果有繼承關(guān)系存在,子類還會包含從父類繼承過來的字段。

  • 基本數(shù)據(jù)類型:

Java中對象的內(nèi)存布局

  • 引用數(shù)據(jù)類型:

開啟指針壓縮情況下占8字節(jié),開啟指針壓縮后占4字節(jié)。

4.1 字段重排序

給User類添加基本數(shù)據(jù)類型的屬性字段:

public class User {     int id,age,weight;     byte sex;     long phone;     char local; }

查看內(nèi)存布局:

Java中對象的內(nèi)存布局

可以看到,在內(nèi)存中,屬性的排列順序與在類中定義的順序不同,這是因為jvm會采用字段重排序技術(shù),對原始類型進(jìn)行重新排序,以達(dá)到內(nèi)存對齊的目的。具體規(guī)則遵循如下:

  • 按照數(shù)據(jù)類型的長度大小,從大到小排列

  • 具有相同長度的字段,會被分配在相鄰位置

  • 如果一個字段的長度是L個字節(jié),那么這個字段的偏移量(OFFSET)需要對齊至nL(n為整數(shù))

上面的前兩條規(guī)則相對容易理解,這里通過舉例對第3條進(jìn)行解釋:

因為long類型占8字節(jié),所以它的偏移量必定是8n,再加上前面對象頭占12字節(jié),所以long類型變量的最小偏移量是16。通過打印對象內(nèi)存布局可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)對象頭不是8字節(jié)的整數(shù)倍時(只存在8n+4字節(jié)情況),會按從大到小的順序,使用4、2、1字節(jié)長度的屬性進(jìn)行補(bǔ)位。為了和對齊填充進(jìn)行區(qū)分,可以稱其為前置補(bǔ)位,如果在補(bǔ)位后仍然不滿足8字節(jié)整數(shù)倍,會進(jìn)行對齊填充。在存在前置補(bǔ)位的情況下,字段的排序會打破上面的第一條規(guī)則。

因此在上面的內(nèi)存布局中,先使用4字節(jié)的int進(jìn)行前置補(bǔ)位,再按第一條規(guī)則從大到小順序進(jìn)行排列。如果我們刪除3個int類型的字段,再查看內(nèi)存布局:

Java中對象的內(nèi)存布局

char和byte類型的變量被提到前面進(jìn)行前置補(bǔ)位,并在long類型前進(jìn)行了1字節(jié)的對齊填充。

4.2 擁有父類情況

當(dāng)一個類擁有父類時,整體遵循在父類中定義的變量出現(xiàn)在子類中定義的變量之前的原則

public class A {     int i1,i2;     long l1,l2;     char c1,c2; } public class B extends A{     boolean b1;     double d1,d2; }

查看內(nèi)存結(jié)構(gòu):

Java中對象的內(nèi)存布局

如果父類需要后置補(bǔ)位的情況,可能會將子類中類型長度較短的變量提前,但是整體還是遵循子類在父類之后的原則

public class A {     int i1,i2;     long l1; } public class B extends A {     int i1,i2;     long l1; }

查看內(nèi)存結(jié)構(gòu):

Java中對象的內(nèi)存布局

可以看到,子類中較短長度的變量被提前到父類后進(jìn)行了后置補(bǔ)位。

父類的前置對齊填充會被子類繼承

public class A {     long l; } public class B extends A{     long l2;     int i1; }

查看內(nèi)存結(jié)構(gòu):

Java中對象的內(nèi)存布局

當(dāng)B類沒有繼承A類時,正好滿足8字節(jié)對齊,不需要進(jìn)行對齊填充。當(dāng)B類繼承A類后,會繼承A類的前置補(bǔ)位填充,因此在B類的末尾也需要對齊填充。

4.3 引用數(shù)據(jù)類型

在上面的例子中,僅探討了基本數(shù)據(jù)類型的排序情況,那么如果存在引用數(shù)據(jù)類型時,排序情況是怎樣的呢?在User類中添加引用類型:

public class User {      int id;      String firstName;      String lastName;      int age; }

查看內(nèi)存布局:

Java中對象的內(nèi)存布局

可以看到默認(rèn)情況下,基本數(shù)據(jù)類型的變量排在引用數(shù)據(jù)類型前。這個順序可以在jvm啟動參數(shù)中進(jìn)行修改:

-XX:FieldsAllocationStyle=0

重新運(yùn)行,可以看到引用數(shù)據(jù)類型的排列順序被放在了前面:

Java中對象的內(nèi)存布局

對FieldsAllocationStyle的不同取值簡要說明:

  • 0:先放入普通對象的引用指針,再放入基本數(shù)據(jù)類型變量

  • 1:默認(rèn)情況,表示先放入基本數(shù)據(jù)類型變量,再放入普通對象的引用指針

4.4 靜態(tài)變量

在上面的基礎(chǔ)上,在類中加入靜態(tài)變量:

public class User {      int id;      static byte local; }

查看內(nèi)存布局:

Java中對象的內(nèi)存布局

通過結(jié)果可以看到,靜態(tài)變量并不在對象的內(nèi)存布局中,它的大小是不計算在對象中的,因為靜態(tài)變量屬于類而不是屬于某一個對象的。

5、對齊填充字節(jié)

在Hotspot的自動內(nèi)存管理系統(tǒng)中,要求對象的起始地址必須是8字節(jié)的整數(shù)倍,也就是說對象的大小必須滿足8字節(jié)的整數(shù)倍。因此如果實例數(shù)據(jù)沒有對齊,那么需要進(jìn)行對齊補(bǔ)全空缺,補(bǔ)全的bit位僅起占位符作用,不具有特殊含義。

在前面的例子中,我們已經(jīng)對對齊填充有了充分的認(rèn)識,下面再做一些補(bǔ)充:

  • 在開啟指針壓縮的情況下,如果類中有l(wèi)ong/double類型的變量時,會在對象頭和實例數(shù)據(jù)間形成間隙(gap),為了節(jié)省空間,會默認(rèn)把較短長度的變量放在前邊,這一功能可以通過jvm參數(shù)進(jìn)行開啟或關(guān)閉:

# 開啟 -XX:+CompactFields # 關(guān)閉 -XX:-CompactFields

測試關(guān)閉情況,可以看到較短長度的變量沒有前移填充:

Java中對象的內(nèi)存布局

在前面指針壓縮中,我們提到了可以改變對齊寬度,這也是通過修改下面的jvm參數(shù)配置實現(xiàn)的:

-XX:ObjectAlignmentInBytes

默認(rèn)情況下對齊寬度為8,這個值可以修改為2~256以內(nèi)2的整數(shù)冪,一般情況下都以8字節(jié)對齊或16字節(jié)對齊。測試修改為16字節(jié)對齊:

Java中對象的內(nèi)存布局

上面的例子中,在調(diào)整為16字節(jié)對齊的情況下,最后一行的屬性字段只占了6字節(jié),因此會添加10字節(jié)進(jìn)行對齊填充。當(dāng)然普通情況下不建議修改對齊長度參數(shù),如果對齊寬度過長,可能會導(dǎo)致內(nèi)存空間的浪費(fèi)。

6、總結(jié)

本文通過使用jol 對java對象的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)試,學(xué)習(xí)了對象內(nèi)存布局的基本知識。通過學(xué)習(xí),能夠幫助我們:

  • 掌握對象內(nèi)存布局,基于此基礎(chǔ)進(jìn)行jvm參數(shù)調(diào)優(yōu)

  • 了解對象頭在synchronize 的鎖升級過程中的作用

  • 熟悉 jvm 中對象的尋址過程

  • 通過計算對象大小,可以在評估業(yè)務(wù)量的基礎(chǔ)上在項目上線前預(yù)估需要使用多少內(nèi)存,防止服務(wù)器頻繁gc

感謝各位的閱讀,以上就是“Java中對象的內(nèi)存布局”的內(nèi)容了,經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后,相信大家對Java中對象的內(nèi)存布局這一問題有了更深刻的體會,具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云,小編將為大家推送更多相關(guān)知識點的文章,歡迎關(guān)注!

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