JVM - 剖析Java对象头Object Header之指针压缩

小小工匠

发布于 2021-08-17 15:26:45

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JVM - 剖析Java对象头Object Header之对象大小

mark word : 32位占4字节，64位占 8字节

klass point : 开启压缩占4字节，未开启占 8字节。

指针压缩

论证压缩效果

jdk1.6 update14开始，在64bit操作系统中，JVM支持指针压缩
启用指针压缩-XX:+UseCompressedOops(默认开启)，禁止指针压缩:-XX:-UseCompressedOops

oop(ordinary object pointer) 就是对象指针的意思。

运行参数增加

 -XX:-UseCompressedOops

禁用指针压缩，我们来看下对象头的大小

package com.gof.test;

import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;

/**
 * @author 小工匠
 * @version v1.0
 * @create 2020-06-25 16:21
 * @motto show me the code ,change the word
 * @blog https://artisan.blog.csdn.net/
 * @description
 **/

public class ObjectHeaderTest {

    public static void main(String[] args) {
        ClassLayout layout = ClassLayout.parseInstance(new Object());
        System.out.println(layout.toPrintable());

        System.out.println();
        ClassLayout layout1 = ClassLayout.parseInstance(new int[]{});
        System.out.println(layout1.toPrintable());

        System.out.println();
        ClassLayout layout2 = ClassLayout.parseInstance(new ArtisanTest());
        System.out.println(layout2.toPrintable());
    }

    // -XX:+UseCompressedOops           默认开启的压缩所有指针
    // -XX:+UseCompressedClassPointers  默认开启的压缩对象头里的类型指针Klass Pointer
    // Oops : Ordinary Object Pointers
    public static class ArtisanTest {
        //8B mark word
        //4B Klass Pointer   如果关闭压缩-XX:-UseCompressedClassPointers或-XX:-UseCompressedOops，则占用8B
        int id;        //4B
        String name;   //4B  如果关闭压缩-XX:-UseCompressedOops，则占用8B
        byte b;        //1B
        Object o;      //4B  如果关闭压缩-XX:-UseCompressedOops，则占用8B
    }
}

【输出结果】

java.lang.Object object internals:
 OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
      0     4        (object header)                           01 00 00 00 (00000001 00000000 00000000 00000000) (1)
      4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
      8     4        (object header)                           00 1c e4 17 (00000000 00011100 11100100 00010111) (400825344)
     12     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total


[I object internals:
 OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
      0     4        (object header)                           01 00 00 00 (00000001 00000000 00000000 00000000) (1)
      4     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
      8     4        (object header)                           68 0b e4 17 (01101000 00001011 11100100 00010111) (400821096)
     12     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
     16     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
     20     4        (alignment/padding gap)                  
     24     0    int [I.<elements>                             N/A
Instance size: 24 bytes
Space losses: 4 bytes internal + 0 bytes external = 4 bytes total


com.gof.test.ObjectHeaderTest$ArtisanTest object internals:
 OFFSET  SIZE               TYPE DESCRIPTION                               VALUE
      0     4                    (object header)                           05 00 00 00 (00000101 00000000 00000000 00000000) (5)
      4     4                    (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
      8     4                    (object header)                           f8 a5 4e 18 (11111000 10100101 01001110 00011000) (407807480)
     12     4                    (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
     16     4                int ArtisanTest.id                            0
     20     1               byte ArtisanTest.b                             0
     21     3                    (alignment/padding gap)                  
     24     8   java.lang.String ArtisanTest.name                          null
     32     8   java.lang.Object ArtisanTest.o                             null
Instance size: 40 bytes
Space losses: 3 bytes internal + 0 bytes external = 3 bytes total

我们先把默认的开启指针压缩的这个的测试结果题图，方便比对

【默认开启指针压缩】

【关闭指针压缩】

【默认开启指针压缩】

【关闭指针压缩】

最后一个，对于包含多个变量的对象的对象头

【默认开启指针压缩】

【关闭指针压缩】

UseCompressedOops & UseCompressedClassPointers

  -XX:+UseCompressedOops           默认开启的压缩所有指针
 -XX:+UseCompressedClassPointers  默认开启的压缩对象头里的类型指针Klass Pointer

【指针压缩】开启 VS 关闭

类型	开启指针压缩	关闭指针压缩
Object	16	16
int数组	16	24
ArtisanTest对象	32	40

指针压缩的目的

同一个对象，不开启指针压缩 8字节存入堆中和开启指针压缩4字节存入堆中，哪个更好一些，显而易见。

简言之：为了更好地节省内存，避免GC压力过大。

同时在64位平台的HotSpot中使用32位指针(实际存储用64位)，内存使用会多出1.5倍左右，使用较大指针在主内存和缓存之间移动数据，占用较大宽带。

所以为了减少64位平台下内存的消耗，JVM在1.6以后默认启用指针压缩功能。

为什么堆内存最好不要超过32G

在jvm中，32位地址最大支持4G内存(2的32次方) 。

我们知道以前32位的操作系统，内存格中最多存放32位，所以 2的32次方等于4294967296 字节 = 4 G 。

64位，不是2的64次方，这个值简直太大了。。。。

在jvm中，32位地址最大支持4G内存(2的32次方)，可以通过对对象指针的存入堆内存时压缩编码、取出到cpu寄存器后解码方式进行优化，

举个例子对象指针在堆中是32位，在寄存器中是35位，2的35次方=32G)，使得jvm只用32位地址就可以支持更大的内存配置(小于等于32G) 。

JVM如何处理的？

当堆内存小于4G时，不需要启用指针压缩，jvm会直接去除高32位地址，即使用低虚拟地址空间
当堆内存大于32G时，压缩指针会失效，会强制使用64位(即8字节)来对java对象寻址，那这样的话内存占用较大，GC压力等等

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原始发表：2020/06/25 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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