JOL:分析Java对象的内存布局

通过OpenJDK官方提供的JOL(Java Object Layout)工具,我们即可很方便分析、了解一个Java对象在内存当中的具体布局情况。这里将在64位的HotSpot Java虚拟机环境下进行分析、测试

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Java 对象的内存布局

Java的实例对象、数组对象在内存中的组成包括如下三部分:对象头Hearder、实例数据、内存填充。示意图如下所示

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  • 对象头:其主要包括两部分数据:Mark Word、Class对象指针。特别地对于数组对象而言,其还包括了数组长度数据。在64位的HotSpot虚拟机下,Mark Word占8个字节,其记录了Hash Code、GC信息、锁信息等相关信息;而Class对象指针则指向该实例的Class对象,在开启指针压缩的情况下占用4个字节,否则占8个字节;如果其是一个数组对象,则还需要4个字节用于记录数组长度信息。这里列出64位HotSpot虚拟机Mark Word的具体含义,以供参考。需要注意的是在下图的Mark Word中,左侧为高字节,右侧为低字节

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  • 实例数据:用于存放该对象的实例数据

  • 内存填充:64位的HotSpot要求Java对象地址按8字节对齐,即每个对象所占内存的字节数必须是8字节的整数倍。因此Java对象需要通过内存填充来满足对齐要求

Note

在64位的HotSpot虚拟机下,类型指针、引用类型需要占8个字节。显然这大大增加了内存的消耗和占用。为此从JDK 1.6开始,64位的JVM支持UseCompressedOops选项。其可对OOP(Ordinary Object Pointer,普通对象指针)进行压缩,使其只占用4个字节,以达到节约内存的目的。在JDK 8下,该选项默认启用。当然也可以通过添加JVM参数来显式进行配置

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-XX:+UseCompressedOops  // 开启指针压缩
-XX:-UseCompressedOops // 关闭指针压缩

实践

利用JOL工具分析很简单,首先在POM添加添加其Maven依赖

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<!-- JOL依赖 -->
<dependency>
<groupId>org.openjdk.jol</groupId>
<artifactId>jol-core</artifactId>
<version>0.9</version>
</dependency>

然后编写一个简单的Java类,以供我们进行后续分析

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@Data
@Builder
public class Car {
private int id;
private String type;
private double price;
private char level;
}

下面,我们分别构造处Car对象、数组对象,然后通过JOL工具进行内存布局的分析

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public class JOLDemo {
public static void main(String[] args) {
Car car = Car.builder()
.id(1)
.type("SUV")
.level('A')
.price(22.22)
.build();


System.out.println( ClassLayout.parseInstance(car).toPrintable() );

int[] array = new int[3];
array[0] = 11;
array[1] = 22;
array[2] = 33;
System.out.println( ClassLayout.parseInstance(array).toPrintable() );

}
}

这里我们设置了JVM选项-XX:-UseCompressedOops以关闭指针压缩。下面即是Java对象的内存布局信息输出及相关分析结果,这里笔者的CPU主机字节序为小端

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参考文献

  1. 深入理解Java虚拟机·第2版 周志明著
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