new了这么多对象，又有多少了解呢？

new了这么多对象，又有多少了解呢？

概述

Java是面向对象编程，在编程中使用关键字 new 来创建一个新的对象，在Java用object关键字表示。

每个Java开发都知道怎么创建和使用对象，但对对象的又有多少了解呢？

定义

这里说的对象不是找个男女朋友。

此对象 ≠彼对象

定义：对象是类的一个实例，对象具有状态和行为。

类定义成员变量和成员方法，可以通过对象名.成员变量来访问。

对象的结构

变量是申请内存来存储值，当创建变量的时候，需要申请内存空间。Java语言提供了八种基本类型，基本类型有对应的长度，如int 类型是4个字节（byte），也就是32位（bit）。

如果给一个上面的Java类，创建对象时在内存中是如何分配的？占了多少内存？

根据上面说的，内存大小应该是 int + Boolean + String = 4 + 1 + 4 = 9（bytes），但事实是这样吗？

对象的内存布局

从上面的图可以看出，在HotSpot虚拟机中,对象在内存中存储的布局可以分为：对象头（Header），实例数据（Instance Data）和对齐填充。

对象 = 对象头 + 实例数据 + 对齐填充

实例数据：对象真正存储的有效信息，存放类的属性数据信息，包括父类的属性信息；

对齐填充：虚拟机规范要求，对象起始地址必须是8字节的整数倍。填充数据不是必须存在的，仅仅是为了字节对齐。

对象头：Hotspot虚拟机的对象头主要包括两部分数据：Mark Word（标记字段）、Klass Pointer（类型指针）。

对象头

对象头主要包括：Mark Word（标记字段）、Klass Pointer（类型指针）和Array Length（当前对象是数组才有）。

Klass Pointer:是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。

Mark Word : 用于存储对象自身的运行时数据。

Array Length：数组长度（如果当前对象是数组）。

在Hotspot官网文档中的说明：

Mark word

Mark Word 用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程 ID、偏向时间戳等。

32位JVM

64位JVM

锁标志位（lock）：区分锁状态，01表示无锁或偏向锁，结合是否偏向就可区分是无锁状态还是偏向锁，0表示轻量级锁，1表示重量级锁，11表示GC。

biased_lock：是否偏向锁，由于无锁和偏向锁时锁标志位(lock)都是01，无法区分，需要加上是否偏向的标识。

分代年龄（age）：表示对象GC次数，当次数到达阈值的时候，对象就会移到老年代。对象头中用4个bit位来保存分代年龄，所以GC分代年龄最大为15。

hashcode（hash）：hash 字段用于存储对象的哈希码。当对象加锁后，计算的结果31位不够表示，在偏向锁，轻量锁，重量锁，hashcode会被转移到Monitor中。

偏向锁线程ID（JavaThread）：偏向模式的时候，当某个线程持有对象的时候，对象这里就会被置为该线程的ID。 在后面的操作中，就无需再进行尝试获取锁的动作。

epoch：偏向锁在CAS锁操作过程中，偏向性标识，表示对象更偏向哪个锁。

ptr_to_lock_record：轻量级锁状态下，指向栈中锁记录的指针。当锁获取是无竞争的时，JVM使用原子操作而不是OS互斥。这种技术称为轻量级锁定。在轻量级锁定的情况下，JVM通过CAS操作在对象的标题字中设置指向锁记录的指针。

ptr_to_heavyweight_monitor：重量级锁状态下，指向对象监视器Monitor的指针。如果两个不同的线程同时在同一个对象上竞争，则必须将轻量级锁定升级到Monitor以管理等待的线程。在重量级锁定的情况下，JVM在对象的ptr_to_heavyweight_monitor设置指向Monitor的指针。

GC mark 字段用于标记对象的回收状态。

Klass pointer

类型指针指向对象的类元数据，用于确定对象的类型信息和方法调用。这一部分用于存储对象的类型指针，该指针指向它的类元数据，JVM通过这个指针确定对象是哪个类的实例。该指针的位长度为JVM的一个字大小，即32位的JVM为32位，64位的JVM为64位。

如果应用的对象过多，使用64位的指针将浪费大量内存，统计而言，64位的JVM将会比32位的JVM多耗费50%的内存。所以会默认开启指针压缩（如不开启 class pointer 将占用8字节）。

-XX:+UseCompressedClassPointers开启了类型指针压缩

-XX:+UseCompressedOops开启了普通对象指针压缩

Array Length

如果对象是一个数组，那么对象头还需要有额外的空间用于存储数组的长度，这部分数据的长度也随着JVM架构的不同而不同：32位的JVM上，长度为32位；64位JVM则为64位。

64位JVM如果开启+UseCompressedOops选项，该区域长度也将由64位压缩至32位。

Java 对象头的作用

决定对象的内存布局：Java 对象头的存在决定了对象的内存布局，包括对象头、实例数据和对齐填充。虚拟机利用对象头的信息来分配和管理内存，以及执行垃圾回收等操作。

确定对象的类型信息：Java 对象头中的类型指针指向对象的类元数据，虚拟机根据对象类型来决定如何对对象进行处理，包括对象的方法调用、属性访问等。

实现同步锁：Java 对象头中的 biased lock 和 GC mark 字段用于实现同步锁，包括偏向锁、轻量级锁和重量级锁等。虚拟机利用对象头中的同步锁信息来实现多线程同步和竞争控制，提高程序的并发性能。

实现垃圾回收：Java 对象头中的 GC mark 字段用于标记对象的回收状态，包括标记、清除、压缩等。虚拟机利用对象头中的 GC mark 信息来判断对象是否可达，以及是否需要回收内存。

总结

Java 对象头是 Java 堆内存中对象的一部分，用于存储对象的元数据。它由标记字和类型指针两部分组成，用于存储对象的状态信息、类元数据和同步锁信息等。Java 对象头在 Java 虚拟机中扮演着至关重要的角色，决定了对象的内存布局、类型信息、同步锁和垃圾回收等方面，对于程序的性能和稳定性有着重要的影响。