JDK之JVM中Java对象的头部占多少byte

    先做个铺垫：

•         在32位机器上word size是32bits，CPU一次性处理32bits，在64位机器上word size是64bits，CPU一次性处理64bits。
•         Data bus size, instruction size, address size are usually multiples of the word size，这句参考自Stackoverflow。   

1. Stackoverflow上看到的Java对象头部mark word和kclass pointer的大小

    从Stackoverflow上看到，Java对象头部有一个mark word和一个klass pointer，

• mark word：32bits architectures上，mark word占32bits，64bits architectures上，mark word占64bits；
•     kclass pointer：32bits architectures上，kclass pointer占32bits，64bits architectures上，kclass pointer占64bits，但也可能是32bits，原话是这样"the klass pointer has word size on 32 bit architectures. On 64 bit architectures the klass pointer either has word size, but can also have 4 byte if the heap addresses can be encoded in these 4 bytes"。

2. 上面说的是否正确呢，我本地JVM上对象头部的mark word和kclass pointer也是如上述那样吗？

    我们来验证下。注意：我电脑上装的JDK1.8，64位的

2.1 验证Java对象的头部占用byte数

    如下：

List-1

mjduan@mjduandeMacBook-Pro:/tmp % java -version
java version "1.8.0_131"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_131-b11)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.131-b11, mixed mode)

     我用openJDK的jol来查看对象的layout，源码如下，直接运行main方法，

List-2

package com.mjduan.project.openjdk_jol_example;

import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;
import org.openjdk.jol.vm.VM;

/**
 * @author dmj1161859184@126.com mjduan 2018-06-29 17:10
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public class JOLSample_12_ThinLocking {

    
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println(VM.current().details());

        final A a = new A();

        ClassLayout layout = ClassLayout.parseInstance(a);
    }

    public static class A {
        // no fields
    }
}

 List-2源码运行的结果如下图，

                                                        图1 List-2中main运行的结果

    图1中，第一个红框中的就是对象头部的mark word，占了8bytes，即64bits，这个也可以直接参考openJDK8的hotspot的markOop.hpp。之后4bytes，即第二个红框，是kclass pointer占的，即4bits。

图1中offset从12开始的4个bytes，没有被使用到。图1中对象头部的mark word和kclass pointer占了12bytes，但是最后JVM却认为它占了16bytes，为什么呢，这和内存的aligment有关，所以加了最后的4bytes，让总的byte数是8的倍数(这里的8表示8bytes，即64bits)，为什么是64bits，因为我的机器是64位的，我的JVM是64位的。

2.2 验证Java数组对象的头部占用byte数

List-3 验证数组的情况

import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;
import org.openjdk.jol.vm.VM;

/**
 * @author dmj1161859184@126.com mjduan 2018-06-29 13:16
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public class JOLSample_11_ClassWord {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println(VM.current().details());

        A[] as = new A[2];
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(new A[2]).toPrintable());
    }

    public static class A {
        // no fields
    }
}

    List-3的运行结果如下图2

                                                           图2  List-3的运行结果

    图2的说明：第一个红框和第二个红框分别是mark word和kclass pointer，它们分别占8bytes和4bytes，之后的4bytes用来表示数组长度。第三个红框下面的8bytes是什么呢？List-3源码中的，我们的数组new A[2]的长度是2，每个下标处占4bytes，这个类似C语言中的指针。

    所以可以看到数组和普通的Java对象头部是有区别的。

3.分析Java的伪分享时考虑对象头部占的byte

    我们在做伪分享分析，进行填充数据时，要考虑对象头部，最好自己测试下自己系统JVM上对象头部占多少bytes，不要照搬别人的数据，因为很有可能别人使用的JVM和你的不一样。

    下面我们来分析俩种情况。

List-4

import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;
import org.openjdk.jol.vm.VM;

/**
 * @author dmj1161859184@126.com mjduan 2018-06-29 12:34
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public class JOLSample_01_Basic {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println(VM.current().details());
        ClassLayout layout = ClassLayout.parseInstance(new A());

        System.out.println(layout.toPrintable());
    }

    public static class A {
        boolean f;
    }
}

    List-4的运行结果下图3所示:

                                                           图3 List-4的运行结果

List-5

import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;
import org.openjdk.jol.vm.VM;

/**
 * @author dmj1161859184@126.com mjduan 2018-06-29 12:36
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public class JOLSample_02_Alignment {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println(VM.current().details());
        ClassLayout layout = ClassLayout.parseInstance(new A());
        System.out.println(layout.toPrintable());
    }

    public static class A {
        long f;
    }
}

    List-5的运行结果如下图4所示：

                                                           图4 List-5的运行结果

    我们来对比下图3和图4的结果，图3中显示对象占了16bytes，但是图4中显示对象占了24bytes。是什么导致结果变化的呢，注意看类A中的属性，由boolean类型变为了long，在long的情况下，占8bytes，不能使用12~15这4个bytes，所以给long类型的属性f分配的是offset从16开始的8个bytes。这是由于操作系统在内存管理方面的aliment导致的。

    经过上面的这么多分析，我们应该发现要想确定对象占有的byte数，还是难的。JVM中对象占用byte的情况除图3和图4外，还有其它情况的。所以不要轻易的照搬别人的数据，最好是自己测试下。

4.类中的get/set/contructor对对象占多少byte有影响吗

    一般情况下，Java类不仅有属性，也有方法。经过上面的实验，证实类属性对对象占多少byte有影响，那么类的方法数量是否多对象占byte有影响呢？我们来做实验验证下。

    我们给List-5中的类，加上get/set/constructor，如下List-6

List-6 类A加上get/set/contructor

public class A {
    long f;

    public A() {
    }

    public long getF() {
        return f;
    }

    public void setF(long f) {
        this.f = f;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "A{" +
                "f=" + f +
                '}';
    }
}

    再用List-5的main方法代码，执行下，看结果：

                                                             图5 List-6的运行结果

    图5中的结果与图4中的结果一样，说明类的方法数量，对Java对象占多少byte没有影响。当然，这里我只是实验了一个，这个结论不是很严谨。

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});