对象的内存分布和访问

对象的内存布局

对象在内存中存储的布局分为3块区域：对象头、实例数据和对齐填充。

对象头包括两部分信息

第一部分官方称作“Mark Word”，用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID和偏向时间戳等。考虑到虚拟机的空间效率，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储尽量多的信息，它会根据对象的状态复用自己的存储空间。

32位虚拟机中，如果对象处于未被锁定的状态下，存储结构如下

锁状态	25bit	4bit	1bit是否偏向锁	2bit锁标志位
无锁状态	对象的hashCode	对象分代年龄	0	01

当对象处于其他状态时，对象的存储内容如下

第二部分存储类型指针，即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是哪个类的实例。并不是所有的虚拟机实现都必须在对象数据上保留类型指针（比如句柄池），换句话说，查找对象的元数据信息并不一定要经过对象本身。如果对象是一个Java数组，那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据（4字节长度），因为虚拟机可以通过普通Java对象的元数据信息确定Java对象的大小，但是从数组的元数据中无法确定数组的大小。

实例数据

存储类中定义的字段和继承的字段。

这部分存储的数据会收到虚拟机分配策略参数和字段在Java源码中定义顺序的影响。Hotspot虚拟机默认的分配策略为long/double/int/short/char/byte/boolean/oops。父类中定义的变量会出现在子类之前
对齐填充

这部分不一定存在，它仅仅起着占位符的作用。因为Hotspot虚拟机的自动内存管理系统要求对象其实地址必须是8字节的整数倍，换句话说，对象大小必须是8字节的整数倍，因此，对象前两个部分的总和不是8字节的整数倍，就需要对其填充来补充。

对象创建完成以后，Java程序需要通过虚拟机栈中的局部变量表中的reference数据来操作堆中的对象。主流的访问方式有两种：使用句柄方式和直接指针方式

句柄方式访问

如果使用句柄方式访问，虚拟机会在Java堆中划分出一块内存作为句柄池，句柄池中的句柄包含了对象实例数据的地址和类型数据的地址，reference中存储的是句柄池的地址。如下图
直接指针方式访问

如果使用直接方式访问，那么Java堆对象的布局中就必须考虑如果方式访问类型数据的相关信息，而reference中存储的直接就是对象地址，如下图

这两种对象访问方式各有优势。

使用句柄来访问的最大优势就是reference中存储的是稳定的句柄地址，在对象移动（垃圾收集时非常普遍）时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要修改。

使用直接指针访问方式的最大优势就是速度快，它节省了一次指针定位的时间开销，由于对象的访问在Java中非常频繁，因此此类开销积少成多也是一种非常可观的执行成本，Hotspot就是使用此种方式来进行对象访问的。