Java 对象头内存模型
image.png
image.png
image.png
默认情况下，jdk1.8 在64位虚拟机默认开启指针压缩。
Java 对象头主要包括两部分，第一部分就是 Mark Word，这也是 Java 锁实现原理中重要的一环，另外一部分是 Klass Word。
在笔者64位虚拟机，Jdk1.8（开启了指针压缩）的环境下，任何一个对象，啥也不做，只要声明一个类，那么它的内存占用就至少是96bits，也就是至少12字节。
Mark Word
Mark Word 在64位虚拟机环境下占用 64bits 空间。整个Mark Word的分配有几种情况：
- 未锁定（Normal）： 哈希码（identity_hashcode）占用31bits，分代年龄（age）占用4 bits，偏向模式（biased_lock）占用1 bits，锁标记（lock）占用2 bits，剩余26bits 未使用(也就是全为0)
- 可偏向（Biased）： 线程id 占54bits，epoch 占2 bits，分代年龄（age）占用4 bits， 偏向模式（biased_lock）占用1 bits，锁标记（lock）占用2 bits，剩余 1bit 未使用。
- 轻量锁定（Lightweight Locked）： 锁指针占用62bits，锁标记（lock）占用2 bits。
- 重量级锁定（Heavyweight Locked）：锁指针占用62bits，锁标记（lock）占用2 bits。
- GC 标记：标记位占2bits，其余为空（也就是填充0）
新建一个NullObject对象，占用了多少内存
image.png
我们发现结果显示：Instance size：16 bytes,结果就是16字节，与我们之前预测的12字节不一样，为什么会这样呢？我们看到上图中有3行 object header，每个占用4字节，所以头部就是12字节，这里和我们的计算是一致的，最后一行是虚拟机填充的4字节，那为什么虚拟机要填充4个字节呢？
内存对齐
CPU 并不会以一个一个字节去读取和写入内存。相反 CPU 读取内存是一块一块读取的，块的大小可以为 2、4、6、8、16 字节等大小。块大小我们称其为内存访问粒度。
假设一个32位平台的 CPU，那它就会以4字节为粒度去读取内存块。那为什么需要内存对齐呢？主要有两个原因：
- 平台（移植性）原因：不是所有的硬件平台都能够访问任意地址上的任意数据。例如：特定的硬件平台只允许在特定地址获取特定类型的数据，否则会导致异常情况。
- 性能原因：若访问未对齐的内存，将会导致 CPU 进行两次内存访问，并且要花费额外的时钟周期来处理对齐及运算。而本身就对齐的内存仅需要一次访问就可以完成读取动作。
所以，没有进行内存对齐就会导致CPU进行额外的读取操作，并且需要额外的计算。如果做了内存对齐，CPU可以直接从地址0开始读取，一次就读取到想要的数据，不需要进行额外读取操作和运算操作，节省了运行时间。我们用了空间换时间，这就是为什么我们需要内存对齐。
回到Java空对象填充了4个字节的问题，因为原字节头是12字节，64位机器下，内存对齐的话就是128位，也就是16字节，所以我们还需要填充4个字节。
非空对象占用内存计算
写一个普通类来验证下：
public class TestNotNull {
private NullObject nullObject=new NullObject();
private int a;
}
int类型是占用4个字节,NullObject对象占用16字节，对象头占12字节，还有一个很重要的情况 NullObject在当前这个类中是一个引用，所以不会存真正的对象，而只存引用地址，引用地址占4字节，所以总共就是12+4+4=20字节，内存对齐后就是24字节。我们来验证下是不是这个结果：
结果如下：
image.png
可以看到TestNotNull的类占用空间是24字节，其中头部占用12字节，变量a是int类型，占用4字节,变量nullObject是引用，占用了4字节，最后填充了4个字节，总共是24个字节，与我们之前的预测一致。但是，因为我们实例化了NullObject,这个对象一会存在于内存中，所以我们还需要加上这个对象的内存占用16字节，那总共就是24bytes+16bytes=40bytes。我们图中最后的统计打印结果也是40字节
equals() 与 hashCode() 关系
- 两个对象 equals() 返回 true 的时候，那它们的 hashCode() 值需要相等；
- 如果两个对象的 hashCode() 值相等，那它们 equals() 不一定是 true；（哈希冲突）
所以在这种情况下，如果要判断两个对象是否相等，除了要覆盖 equals() ，也要覆盖 hashCode()，否则就会发生意料之外的问题。
当然，如果对象不会放入散列表中使用，那么 equals() 与 hashCode() 其实也没啥关系。
网友评论