5分钟，带你理解Java对象的内存布局

分手后的思念是犯贱 2023-10-08 22:42 17阅读 0赞

![format_png][]

## Java对象 ##

### 前言 ###

当你 **new** 一个对象时，如果你对它在内存中，到底什么样，究竟占多大内存感兴趣。本文可以快速的给您答案。  
文章中的例子，默认**JVM**为**64位**，无压缩。

#### 内存布局 ####

### **Java内存布局 = 对象头 + 实例数据 +对齐填充** ###

### 图片讲解 ###

![2b4c17977195be97a2595341ca2a614c.png][]

#### 1.对象头 ####

**对象头**由，**markword**\+**类型指针**\+**数组长度**组成。  
普通对象：**markword**\+**类型指针** = 8字节 + 4字节 = **12字节**  
数组对象：**markword**\+**类型指针** \+ **数组长度** = 8字节 + 4字节 +4字节 = **16字节**

1.1 markword

在64位JVM中,**markword**是一个**8字节**的数据。一字节8位，所以**markword**是一个**64位**的数据。

在32位JVM中，结果不同，这里不做赘述。

markword图解

不同的位数，代表含义不同。这里引用[Mark Word 详解][Mark Word]文章中的图片。

![a887a7a7f01b63d93d1b7da2755ee718.png][]

无锁对象的markword

可能没接触过的同学看不懂该图，我再举个例子。我们都知道可以通过**synchronized**锁对象，来做同步操作。

一个对象创建出来没有被锁过，它的**markword**应该是下图这样的。

![format_png 1][]

其余锁的状态看法，可以参考上图。  
这里需要注意，hashCode的值，只有在调用hashcode()方法后，才会改变值。

1.2 类型指针

大小为4字节，指向方法区中，该对象的类型。

1.3 数组长度

只有当创建的是**数组**时，才有该部分，大小为**4字节**，代表当前**数组的长度**。**非数组**时，**不存在**。

即：**普通对象对象头** = **markword** \+ **类型指针**  
**数组对象** = **markword** \+ **类型指针** \+**数组长度**

--------------------

#### 2.实例数据 ####

一个对象的实例数据大小，等于它所有成员变量大小，以及继承类的变量的大小的和。

如果你的对象**不继承**任何对象，只有一个**int型**变量。那么你的**实例数据**大小就为**4字节**。

如果对象A的父类有一个boolean类型变量，对象A有一个char类型变量。  
A对象的**实例数据**大小 = **boolean（1字节**）+**char（2字节**）

无论父类的变量是**private**还是**public**修饰，都会算在子类的**实例数据**中。父类的父类也会算在实例数据中。

### 注意一点，**静态变量**存放在**方法区**，因此不占用对象内存。 ###

#### 3.对齐填充 ####

### 一个对象大小必须为8的整数倍。如果对象头+实例数据 = 57个字节。那么对齐填充就为7字节。对象头+实例数据+对齐填充 = 64字节。正好8的整数倍。你可以理解为对齐填充就是凑数用的。 ###

### 实例讲解 ###

下面通过一个具体例子，以及运行结果，来印证下对象内存布局是否如上图所说。  
本文含有运行后的结果。大家可以直接通过代码和结果来加深印象，无需实机运行代码。

#### 如何查看对象 ####

引入一个三方库：**jol**，通过这个库，可以打印对象**内存布局**。

implementation group: 'org.openjdk.jol', name: 'jol-core', version: '0.17'
    复制代码

--------------------

#### 辅助类Student ####

/**
     * Author（作者）：jtl
     * Date（日期）：2023/3/26 19:20
     * Detail（详情）：学生类
     */
    public class Student extends Person{
        String name = "ZhangSan";// 对象引用：4字节
        boolean isRealMan;//boolean：1字节
        int age = 10;//boolean：1字节
        char score ='A';//char：2字节
        long time = 20230326;//long：8字节
        Student deskMate;//对象引用：4字节
    
        public Student() {
        }
    
        static int grade;
    
        public boolean isRealMan() {
            return isRealMan;
        }
    
        public void setRealMan(boolean realMan) {
            isRealMan = realMan;
        }
    }
    复制代码

--------------------

#### Student的父类Person ####

该类为了印证，**创建Student**对象时，**Person类**的所有变量（包括**私有对象**），都会占用**Student对象**的**实例数据**大小。

/**
     * Author（作者）：jtl
     * Date（日期）：2023/3/28 16:07
     * Detail（详情）：父类，Person类
     */
    public class Person extends Object {
        private float time = 0L;
        String country = "China";
    }
    复制代码

--------------------

#### 实际运行代码 ####

这里举了5种例子，通过下文的运行结果，大家可以进行对比，加深印象。

public class Main {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            Student student = new Student();
            System.out.println("-----------------------------第一阶段 new 对象-------------------------------");
            System.out.println(ClassLayout.parseInstance(student).toPrintable());
    
            System.out.println("-----------------------------第二阶段 hashcode-------------------------------");
            student.hashCode();
            System.out.println(ClassLayout.parseInstance(student).toPrintable());
    
    
    
            synchronized (student){
                System.out.println("-----------------------------第三阶段 synchronized加锁-------------------------------");
                System.out.println("synchronized (student)：\n"+ClassLayout.parseInstance(student).toPrintable());
            }
    
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    synchronized (student){
                        System.out.println("-----------------------------第四阶段 synchronized加锁-------------------------------");
                        System.out.println("new Thread:synchronized (student)：\n"+ClassLayout.parseInstance(student).toPrintable());
                    }
                }
            }).start();
    
            synchronized (student) {
                System.out.println("-----------------------------第五阶段 Student[] 数组-------------------------------");
                System.out.println(ClassLayout.parseInstance(new Student[]{new Student(), new Student(), new Student()}).toPrintable());
            }
        }
    }
    复制代码

--------------------

#### 内存布局 ####

这里可以看到的是，只有调用了**hashcode方法**后。**markword**中才会修改对应位置的数据。 另外只有对象为**数组**时，才会有**数组长度(array length)** 这个选项，大小为**4字节**。

> Task :Main.main()
    -----------------------------第一阶段 new 对象-------------------------------
    org.example.Student object internals:
    OFF  SZ                  TYPE DESCRIPTION               VALUE
      0   8                       (object header: mark)     0x0000000000000001 (non-biasable; age: 0)
      8   4                       (object header: class)    0x01000be8
     12   4                 float Person.time               0.0
     16   4      java.lang.String Person.country            (object)
     20   4                   int Student.age               10
     24   8                  long Student.time              20230326
     32   2                  char Student.score             A
     34   1               boolean Student.isRealMan         false
     35   1                       (alignment/padding gap)   
     36   4      java.lang.String Student.name              (object)
     40   4   org.example.Student Student.deskMate          null
     44   4                       (object alignment gap)    
    Instance size: 48 bytes
    Space losses: 1 bytes internal + 4 bytes external = 5 bytes total
    
    -----------------------------第二阶段 hashcode-------------------------------
    org.example.Student object internals:
    OFF  SZ                  TYPE DESCRIPTION               VALUE
      0   8                       (object header: mark)     0x00000073035e2701 (hash: 0x73035e27; age: 0)
      8   4                       (object header: class)    0x01000be8
     12   4                 float Person.time               0.0
     16   4      java.lang.String Person.country            (object)
     20   4                   int Student.age               10
     24   8                  long Student.time              20230326
     32   2                  char Student.score             A
     34   1               boolean Student.isRealMan         false
     35   1                       (alignment/padding gap)   
     36   4      java.lang.String Student.name              (object)
     40   4   org.example.Student Student.deskMate          null
     44   4                       (object alignment gap)    
    Instance size: 48 bytes
    Space losses: 1 bytes internal + 4 bytes external = 5 bytes total
    
    -----------------------------第三阶段 synchronized加锁-------------------------------
    synchronized (student)：
    org.example.Student object internals:
    OFF  SZ                  TYPE DESCRIPTION               VALUE
      0   8                       (object header: mark)     0x000070000dcafac0 (thin lock: 0x000070000dcafac0)
      8   4                       (object header: class)    0x01000be8
     12   4                 float Person.time               0.0
     16   4      java.lang.String Person.country            (object)
     20   4                   int Student.age               10
     24   8                  long Student.time              20230326
     32   2                  char Student.score             A
     34   1               boolean Student.isRealMan         false
     35   1                       (alignment/padding gap)   
     36   4      java.lang.String Student.name              (object)
     40   4   org.example.Student Student.deskMate          null
     44   4                       (object alignment gap)    
    Instance size: 48 bytes
    Space losses: 1 bytes internal + 4 bytes external = 5 bytes total
    
    -----------------------------第五阶段 Student[] 数组-------------------------------
    [Lorg.example.Student; object internals:
    OFF  SZ                  TYPE DESCRIPTION               VALUE
      0   8                       (object header: mark)     0x0000000000000001 (non-biasable; age: 0)
      8   4                       (object header: class)    0x0101ed10
     12   4                       (array length)            3
     16  12   org.example.Student Student;.<elements>       N/A
     28   4                       (object alignment gap)    
    Instance size: 32 bytes
    Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total
    
    -----------------------------第四阶段 synchronized加锁-------------------------------
    new Thread:synchronized (student)：
    org.example.Student object internals:
    OFF  SZ                  TYPE DESCRIPTION               VALUE
      0   8                       (object header: mark)     0x000060000265c002 (fat lock: 0x000060000265c002)
      8   4                       (object header: class)    0x01000be8
     12   4                 float Person.time               0.0
     16   4      java.lang.String Person.country            (object)
     20   4                   int Student.age               10
     24   8                  long Student.time              20230326
     32   2                  char Student.score             A
     34   1               boolean Student.isRealMan         false
     35   1                       (alignment/padding gap)   
     36   4      java.lang.String Student.name              (object)
     40   4   org.example.Student Student.deskMate          null
     44   4                       (object alignment gap)    
    Instance size: 48 bytes
    Space losses: 1 bytes internal + 4 bytes external = 5 bytes total
    复制代码

上面结果的看法如下图所示：

![4e5d337bcb19d25bb13094f896c11bcb.png][]

另外，对**齐填充**大小如下图所示。最终**对象大小**，一定是**8的整数倍**。

![format_png 2][]

### 至于 **(alignment/padding gap)** 什么情况下会出现。本人没有仔细研究，感兴趣的同学可以看下**jol的源码**。下图为源码中的具体位置。 ###

![format_png 3][]

### 结尾 ###

至此，Java对象内存布局就讲完了。不知道大家还记住多少呢。如果怕看了不久就忘了，可以**收藏**本文，**点个赞**支持下作者。文章中若有错误，可以及时指正。

今年Java找工作异常艰难，希望大家都可以度过这个寒冬。加油！！！

上文的示例代码：[Java内存布局][Java] 感兴趣的同学，可以下载运行一下。

[format_png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/dc1e54e8a4104f858bf8f70783ee9858.webp?x-oss-process=image/format,png
[2b4c17977195be97a2595341ca2a614c.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/2b4c17977195be97a2595341ca2a614c.png
[Mark Word]: https://link.juejin.cn/?target=https%3A%2F%2Fblog.csdn.net%2Fweixin_40816843%2Farticle%2Fdetails%2F120811181
[a887a7a7f01b63d93d1b7da2755ee718.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/a887a7a7f01b63d93d1b7da2755ee718.png
[format_png 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/e87a58a7e98d511f6117ddbf6731039f.webp?x-oss-process=image/format,png
[4e5d337bcb19d25bb13094f896c11bcb.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/4e5d337bcb19d25bb13094f896c11bcb.png
[format_png 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/c2e0c4c66773ea0026d55e40d26582bd.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/5abaca82375011f980a65d715efa35e7.webp?x-oss-process=image/format,png
[Java]: https://link.juejin.cn/?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2F13046434521%2FJavaLayout.git