JVM 对象结构

 

HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为三块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）

 

1.对象头

HotSpot虚拟机的对象头(Object Header)包括两部分信息，

（1）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、偏向时间戳等等，这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机（暂 不考虑开启压缩指针的场景）中分别为32个和64个Bits，官方称它为“Mark Word”。

一个类被加载的时候，hashCode是被存放在对象头里面的Mark Word里面的。

 

（2）第一部分KlassWord，即类型指针，即是对象指向它的类的元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。并不是所有的虚拟机实现都必须在对象数据上保留类型指针，换句话说查找对象的元数据信息并不一定要经过对象本身。另外，如果对象是一个Java数组，那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据，因为虚拟机可以通过普通Java对象的元数据信息确定Java对象的大小，但是从数组的元数据中无法确定数组的大小。 

 

 

 

2.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。

 

3.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。

 

普通对象和数组类型图例

• 对象头中的Mark Word（标记字）主要用来表示对象的线程锁状态，另外还可以用来配合GC、存放该对象的hashCode；
• Klass Word是一个指向方法区中Class信息的指针，意味着该对象可随时知道自己是哪个Class的实例；
• 数组长度也是占用64位（8字节）的空间，这是可选的，只有当本对象是一个数组对象时才会有这个部分；
• 对象体是用于保存对象属性和值的主体部分，占用内存空间取决于对象的属性数量和类型；
• 对齐字是为了减少堆内存的碎片空间（不一定准确）。

 

所有对象都继承自oopDesc类：

class oopDesc{
    private:
        volatile markOop _mark; //对象的运行时信息，如hashcode、GC年龄、锁等
        union _metaData{        //对象的元数据指针，指向描述对象的klass对象
            wideKlassOop _klass;
            narrowOop _compressed_klass;
        }_metaData;
    ......
}

每当调用new创建一个新对象时，都会在堆中分配内存，并创建一个对象实例，其中包含对象头和实例数据，然后将创建的结果的引用返回给Java栈中的局部变量了。通过对象头可以访问对象的运行时信息(_mark )和对象类型相关信息( _metaData指针 )了。

 

HotSpot中对象访问采用直接指针的方式实现，如下图所示： 

Java程序是通过Java栈中的reference引用来操作堆上的具体对象的： 

1）当要访问实例数据即类中的一般属性时，可通过reference直接访问堆中对象的实例数据 

2）当要访问对象的方法和静态属性时，则通过_metaData指针访问方法区的klass对象即可 

3）由于klass对象中含有虚函数表vtbl，因此每个对象通过_metaData指针访问klass对象便可以找到所有的虚函数 

4）klass含有_super、_subclass等信息，因此可以找到每个类的所有父类、子类、兄弟类等