Java對象內存結構詳解

Java對象在JVM內存中的存儲結構可以分為三個部分：對象頭（Header）、實例數據（Instance Data）和對齊填充（Padding）。以下是64位JVM（開啟壓縮指針）下的典型布局：

1. 對象頭（Header）

對象頭包含運行時元數據和控制信息，占12字節（壓縮指針）或16字節（未壓縮）

(1) Mark Word（8字節）

存儲對象自身的運行時數據，內容會隨鎖狀態變化：

鎖狀態	存儲內容
無鎖	哈希碼(31bit) + 分代年齡(4bit) + 偏向模式(1bit) + 鎖標志(2bit)
偏向鎖	線程ID(54bit) + Epoch(2bit) + 分代年齡(4bit) + 偏向模式(1bit) + 鎖標志(2bit)
輕量級鎖	指向棧中鎖記錄的指針(62bit) + 鎖標志(2bit)
重量級鎖	指向監視器（Monitor）的指針(62bit) + 鎖標志(2bit)
GC標記	空（用于垃圾回收標記）

(2) Klass Pointer（4字節）

指向方法區中的類元數據的指針（開啟壓縮指針時為4字節，否則8字節）

(3) 數組長度（可選，4字節）

如果是數組對象，額外存儲數組長度

2. 實例數據（Instance Data）

存儲對象真正的有效信息，即各個字段的內容，排列順序受以下規則影響：

1. 基本類型優先（long/double → int/float → short/char → byte/boolean）
2. 相同寬度字段放在一起
3. 父類字段在子類之前

字段內存占用：

類型	大小
boolean	1字節
byte	1字節
short	2字節
char	2字節
int	4字節
float	4字節
long	8字節
double	8字節
引用類型	4字節（壓縮指針）或8字節

示例：

class MyObject {byte b;      // 1字節int i;       // 4字節long l;      // 8字節Object ref;  // 4字節（壓縮指針）
}
// 實例數據總大小 = 1 + 4 + 8 + 4 = 17字節

3. 對齊填充（Padding）

JVM要求對象起始地址必須是8字節的整數倍，因此可能需要填充字節（0-7字節）

示例計算：

對象頭：12字節 (MarkWord 8 + KlassPointer 4)
實例數據：17字節
總計：12 + 17 = 29字節
需要填充到32字節（8的倍數）
最終對象大小：32字節

4. 完整對象內存布局示例

[對象頭][Mark Word(8字節)] 0x00000001d83eb950[Klass Pointer(4字節)] 0x0000000100000000[數組長度(4字節)] 0x00000005 (僅數組對象有)
[實例數據][int id(4字節)] 0x00000001[String name(4字節)] 0x000000076bdc8c18[double price(8字節)] 0x4024000000000000
[對齊填充(4字節)] 0x00000000

5. 查看對象內存布局的方法

(1) 使用JOL工具

// 添加依賴
<dependency><groupId>org.openjdk.jol</groupId><artifactId>jol-core</artifactId><version>0.16</version>
</dependency>// 打印對象布局
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());

(2) 示例輸出

class com.example.MyObject object internals:
OFF  SZ               TYPE DESCRIPTION               VALUE0   8                    (object header: mark)     0x00000001d83eb9508   4                    (object header: class)    0x000000010000000012   4                int MyObject.id               116   8             double MyObject.price            10.024   4   java.lang.String MyObject.name             "test"28   4                    (object alignment gap)    
Instance size: 32 bytes

6. 對象結構優化技巧

1. 字段重排序：手動排列字段可減少填充

   // 優化前：需要4字節填充
   class Bad {byte b;long l;int i;
   }
   // 優化后：無填充
   class Good {long l;int i;byte b;
   }
   

2. 使用基本類型：避免包裝類（Integer等）的內存開銷

3. 對象共享：對于不變對象可復用（如String池）

資料免費獲取