JVM之对象创建、对象内存布局、对象访问定位

对象创建

• 类加载过后可以直接确定一个对象的大小
• 对象栈上分配是通过逃逸分析判定、标量替换实现的，即把不存在逃逸的对象拆散，将成员变量恢复到基本类型，直接在栈上创建若干个成员变量
• 选择哪种分配方式由Java堆是否规整决定，而Java堆是否规整又由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理 功能决定。因此，在使用Serial、ParNew等带Compact过程的收集器时，系统采用的分配算法是指针碰撞，而使用 CMS这种基于Mark-Sweep算法的收集器时，通常采用空闲列表
• 空间并发分配解决方案
  • TLAB，线程私有空间分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB时，才需要同步锁定
  • CAS+失败重试保证更新操作的原子性

对象内存布局

内存布局

• Klass Word（类指针）：存储对象的类型指针，该指针指向它的类元数据。从JDK 1.6 update14开始，64位的JVM正式支持了-XX:+UseCompressedOops（默认开启），可以压缩指针，起到节约内存占用的作用。oop(ordinary object pointer)即普通对象指针，下列指针将压缩至32位：

  • 每个Class的属性指针（静态成员变量）
  • 每个对象的属性指针（对象变量）
  • 普通对象数组的每个元素指针

• 指针压缩：

  • 如果GC堆大小在4G以下，直接砍掉高32位，避免了编码解码过程(偏移量除以/乘以8)
  • 如果GC堆大小在4G以上32G以下，则启用-XX:+UseCompressedOops命令
  • 如果GC堆大小大于32G，压指失效，使用原来的64位

• -XX:+UseCompressedClassPointers

  • Java8使用Metaspace存储元数据，开启后类元信息中的指针也用32bit的Compressed版本，即Klass Word
  • 依赖-XX:+UseCompressedOops

• 数组长度64位JVM的情况下也被压缩至32位

• 对齐字节：HotSpot VM的自动内存管理要求对象大小必须是8字节的整数倍，不足时需要对齐填充来补全

对象头

• 32位虚拟机占用32个字节，不同状态下各个比特位区间大小有变化

• biased_lock：偏向锁标记，为1时表示对象启用偏向锁

• age：默认情况下，并行GC的年龄阈值为15，并发GC的年龄阈值为6。由于age只有4位，所以最大值为15

• identity_hashcode

  • 采用延迟加载技术，只有在需要时使用System.identityHashCode(Object x)计算后写到该对象头中
  • 偏向锁没有存储HashCode的地方，偏向锁期间调用System.identityHashCode(x)会造成锁升级
  • 轻量级锁和重量级锁所指向的lock record或monitor都有存储HashCode的空间
  • 用户自定义hashCode()方法所返回的值不存在Mark Word中，只针对identity hash code

• thread：持有偏向锁的线程ID

• epoch：偏向锁的时间戳

• ptr_to_lock_record：轻量级锁状态下，指向栈中锁记录的指针

• ptr_to_heavyweight_monitor：重量级锁状态下，指向对象监视器Monitor的指针

ClassLayout

// 引入依赖
<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
    <artifactId>jol-core</artifactId>
    <version>0.11</version>
</dependency>
// 查看对象布局信息
ClassLayout layout = ClassLayout.parseInstance(new A());
System.out.println(layout.toPrintable());

可通过ClassLayout查看对象布局信息，即对象占用空间情况

对象访问定位

句柄访问对象	直接指针访问对象

• 句柄访问：java堆中会划分一块内存作为句柄池，线程栈中引用中存储的就是对象句柄地址。好处在于对象句柄地址固定，对象移动(垃圾回收时移动对象非常普遍)时仅改变句柄中的实例数据指针
• 直接指针访问：线程栈中引用中存储的直接就是对象地址，好处在于速度更快(Sun HotSpot使用此种)