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Java对象内存布局和对象头

news 来源：原创 2025/7/23 19:27:59

1、面试题

1）说下JUC，AQS的大致流程 CAS自旋锁，是获取不到锁就一直自旋吗？
2）CAS和synchronized区别在哪里，为什么CAS好，具体优势在哪里？
3）sychronized底层是如何实现的，实现同步的时候用到了CAS 了吗？具体哪里用到了？
4）对象头存储那些信息？长度是多少位存储？
5）对象在内存中的存储布局
6）对象头具体包括什么
7）对象怎么定位
8）对象怎么分配
9）Object object = new Object(); 在内存中占用多少字节

本文下述内容若无特殊说明，指的都是JDK8 HotSpot实现的64位虚拟机。

2、Object object = new Object()谈谈你对这句话的理解？

位置所在-------->JVM堆->新生区->伊甸园区
构成布局-------->对象头+实例数据+对齐填充

3、对象在堆内存中布局

在HotSpot虚拟机里，对象在堆内存的存储布局可以划分为三个部分：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。

4、对象在堆内存中的存储布局

对象头（在64位系统中，Mark Word占了8个字节，类型指针占了8个字节，一共是16个字节）
1）对象标记（Mark Word）

默认存储对象的HashCode、分代年龄和锁标志等信息。
这些信息都是与对象自身定义无关的数据，所以Mark Word被设计成一个非固定的数据结构以便在极小的空间内存存储尽量多的数据。
它会根据对象的状态复用自己的存储空间，也就是说在运行期间MarkWord里存储的数据会随着锁标志位的变化而变化。

2）类元信息（类型指针）
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哪个类的实例

实例数据
存放类的属性（Field）数据信息，包括父类的属性信息

对齐填充（保证8个字节的倍数）
虚拟机要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，填充数据不是必须存在的，仅仅是为了字节对齐，这部分内存按8字节补充对齐。

实例数据就是这个对象内部的成员变量。

对象在内存中的存储布局：在HotSpot虚拟机里，对象在堆内存中的存储布局可以划分为三个部分：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。

对象头具体包括什么：对象头又可以分为mark word和类型指针。HotSpot虚拟机Mark Word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32个比特和64个比特。对象需要存储的运行时数据很多，其实已经超出了32、64位Bitmap结构所能记录的最大限度，但对象头里的信息是与对象自身定义的数据无关的额外存储成本，考虑到虚拟机的空间效率，Mark Word被设计成一个有着动态定义的数据结构，以便在极小的空间内存储尽量多的数据，根据对象的状态复用自己的存储空间。

5、再说对象头的MarkWord

6、聊聊Object obj = new Object()

在idea中使用jol插件分析内存占用

<dependency><groupId>org.openjdk.jol</groupId><artifactId>jol-core</artifactId><version>0.8</version>
</dependency>

下载插件：

public class SynchronizedTest2 {public static void main(String[] args) {Object object = new Object(); // 类型指针指向Object.classSystem.out.println(ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable());}
}

可以看到一共占用了16个字节，对象头占8个字节，类型指针占4个字节，填充了4个字节，所以Object object = new Object()；占用内存16字节。

public class SynchronizedTest2 {public static void main(String[] args) {Object[] object = new Object[]{};System.out.println(ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable());}
}

可以看到一共占用了16个字节，对象头占8个字节，类型指针占4个字节，数组长度4个字节，总共16字节。

java语言中有8种基本数据类型，分类四大类型：

逻辑类型：boolean 1字节
整数类型：byte、short、int、long（1、2、4、8字节）
浮点类型：float、double（4、8字节）
字符类型：char 2字节

对象类型占4个字节，不开压缩占8个字节。

public class SynchronizedTest2 {public static void main(String[] args) {Cat object = new Cat();System.out.println(ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable());}private static class Cat{int i;long j;char c;boolean flag;String str ="123";}
}

可以看到String类型占4个字节

mark word里面默认存储对象的hashcode,分代年龄和锁标记位验证：

java -XX:+PrintCommandLineFlags -version
        查看JVM启动参数：

        JVM（HotSpot）参数选项提供了三大类
        第一类：“-”开头，标准参数，JVM（HotSpot）都支持。最稳定，在后续版本中也不太会发生变化。
        第二类：“-X”开头，非标准参数，各版本的JVM（HotSpot）支持各自命令。相对稳定，可能会在后续版本中发生变化。
        第三类：“-XX”开头，不稳定参数，主要是给JVM开发者用于开发和调试JVM用的，在后续版本中发生变化可能最大。

+号代表开启，-号代表关闭。
在idea控制台输入上述命令，查看JVM启动参数

        -XX:InitialHeapSize #JVM起始堆内存大小
        -XX:MaxHeapSize #JVM最大堆内存大小
        -XX:+UseCompressedClassPointers #默认打开Class指针压缩
        -XX:+UseCompressedOops #默认打开普通对象指针压缩，Oops（ordinary object pointers）
        -XX:+UseParallelGC #1.8版本JVM默认使用的垃圾收集器（新生代：Parallel Scavenge，老年代：Serial Old）参考周志明老师jvm p128 3-4表。

Parallel Scavenge收集器默认的分代年龄是15次。
CMS收集器默认的分代年龄是6次。

        分代年龄最大是15次，原因是只有4位，最大表数1111就是15。
        mark word里面默认存储对象的hashcode,分代年龄和锁标记位。
        实验验证：-XX:MaxTenuringThreshold=15

验证hashcode,调用对象的hashcode方法

验证锁标记

public class SynchronizedTest2 {public static void main(String[] args) {Cat object = new Cat();System.out.println(ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable());synchronized (object){System.out.println(ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable());}System.out.println(ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable());}private static class Cat{}
}

类型指针占4个字节，不开压缩占8个字节。
-XX:-UseCompressedClassPointers -XX:-UseCompressedOops

对象指针压缩

public class SynchronizedTest2 {public static void main(String[] args) {Cat object = new Cat();System.out.println(ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable());}private static class Cat{int i;long j;char c;boolean flag;String str ="123";ArrayList<String> list = new ArrayList<>();}
}

对象类型占4个字节，不开压缩占8个字节。

关闭对象指针压缩

Object object = new Object(); 在内存中占用多少字节： 在内存中占用16字节，开启与不开启类型指针压缩都是16字节。