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  • (四)java对象的结构和对象的访问定位

    在HotSpot虚拟机中,对象在内存中存储的布局可以分为3块区域:对象头(Header)、实例数据(Instance Data)和对齐填充(Padding)。

    一、 对象头

    HotSpot虚拟机的对象头包括两部分信息:

    • 第一部分markword,用于存储对象自身的运行时数据,如哈希码(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,这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机(未开启压缩指针)中分别为32bit和64bit,官方称它为“MarkWord”。

    • 另一部分是class对象指针,类型指针,即对象指向它的类元数据的指针,虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例.

    二、   实例数据

    实例数据部分是对象真正存储的有效信息,也是在程序代码中所定义的各种类型的字段内容。无论是从父类继承下来的,还是在子类中定义的,都需要记录起来。

    三、对齐填充

    第三部分对齐填充并不是必然存在的,也没有特别的含义,它仅仅起着占位符的作用。由于HotSpot VM的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍,换句话说,就是对象的大小必须是8字节的整数倍。而对象头部分正好是8字节的倍数(1倍或者2倍),因此,当对象实例数据部分没有对齐时,就需要通过对齐填充来补全。

    四、对象大小计算

    • 在32位系统下,存放Class指针的空间大小是4字节,MarkWord是4字节,对象头为8字节。

    • 在64位系统下,存放Class指针的空间大小是8字节,MarkWord是8字节,对象头为16字节。

    • 64位开启指针压缩的情况下,存放Class指针的空间大小是4字节,MarkWord是8字节,对象头为12字节。

    • 数组长度4字节+数组对象头8字节(对象引用4字节(未开启指针压缩的64位为8字节)+数组markword为4字节(64位未开启指针压缩的为8字节))+对齐4=16字节。

    • 静态属性不算在对象大小内。

    五、对象的访问定位

    对象的访问定位  
    建立对象是为了使用对象,我们的Java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。由于在Java虚拟机规范里面只规定了 reference类型  是一个指向对象的引用,并没有定义这个引用应该通过什么种方式去定位、访问到堆中的对象的具体位置,对象访问方式也是取决于虚拟机实现而定的主流的访问方式有使用句柄和直接指针两种。 
    如果使用句柄访问的话,Java堆中将会划分出一块内存来作为句柄池,reference中存储的就是对象的句柄地址,而句柄中包含了对象实例数据与类型数据的具体各自的地址信息。如图1所示。 

     
    图1 通过句柄访问对象


    如果使用直接指针访问的话,Java堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息,reference中存储的直接就是对象地址,如图2所示。 

     
    图2 通过直接指针访问对象


    这两种对象访问方式各有优势,使用句柄来访问的最大好处就是reference中存储的是稳定句柄地址,在对象被移动(垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为)时只会改变句柄中的实例数据指针,而reference本身不需要被修改。 
    使用直接指针来访问最大的好处就是速度更快,它节省了一次指针定位的时间开销,由于对象访问的在Java中非常频繁,因此这类开销积小成多也是一项非常可 观的执行成本。从上一部分讲解的对象内存布局可以看出,就虚拟机HotSpot而言,它是使用第二种方式进行对象访问,但在整个软件开发的范围来看,各种 语言、框架中使用句柄来访问的情况也十分常见。

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