Java 对象的内存布局
Java的实例对象、数组对象在内存中的组成包括如下三部分：对象头Hearder、实例数据、内存填充。示意图如下所示
- 对象头：其主要包括两部分数据：Mark Word、Class对象指针。特别地对于数组对象而言，其还包括了数组长度数据。在64位的HotSpot虚拟机下，Mark Word占8个字节，其记录了Hash Code、GC信息、锁信息等相关信息；而Class对象指针则指向该实例的Class对象，在开启指针压缩的情况下占用4个字节，否则占8个字节；如果其是一个数组对象，则还需要4个字节用于记录数组长度信息。这里列出64位HotSpot虚拟机Mark Word的具体含义，以供参考。需要注意的是在下图的Mark Word中，左侧为高字节，右侧为低字节
- 实例数据：用于存放该对象的实例数据
- 内存填充：64位的HotSpot要求Java对象地址按8字节对齐，即每个对象所占内存的字节数必须是8字节的整数倍。因此Java对象需要通过内存填充来满足对齐要求（默认情况下，Java 虚拟机堆中对象的起始地址需要对齐至 8 的倍数，所有需要空白填充来使"内存对齐"）
Note：
在64位的HotSpot虚拟机下，类型指针、引用类型需要占8个字节。显然这大大增加了内存的消耗和占用。为此从JDK 1.6开始，64位的JVM支持UseCompressedOops选项。其可对OOP(Ordinary Object Pointer，普通对象指针)进行压缩，使其只占用4个字节，以达到节约内存的目的。在JDK 8下，该选项默认启用。当然也可以通过添加JVM参数来显式进行配置：
1 -XX:+UseCompressedOops // 开启指针压缩 2 -XX:-UseCompressedOops // 关闭指针压缩
Java数据类型有哪些
- 基础数据类型（primitive type）
- 引用类型 (reference type)
基础数据类型内存占用如下
引用类型内存占用如下
引用类型跟基础数据类型不一样，除了对象本身之外，还存在一个指向它的引用（指针），指针占用的内存在64位虚拟机上8个字节，如果开启指针压缩是4个字节，默认是开启了的。
字段重排序
为了更高效的使用内存，实例数据字段将会重排序。排序的优先级为： long = double > int = float > char = short > byte > boolean > object reference
如下所示的类
1 class FieldTest{
2 byte a;
3 int c;
4 boolean d;
5 long e;
6 Object f;
7 }
将会重排序为：
1 OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION 2 16 8 long FieldTest.e 3 24 4 int FieldTest.c 4 28 1 byte FieldTest.a 5 29 1 boolean FieldTest.d 6 30 2 (alignment/padding gap) 7 32 8 java.lang.Object FieldTest.f
PS：在后文使用JOL工具测试时，好像也不一定会按照这个顺序来，感觉是会遵循一个最优的排序，也就是使得排序后占用内存最小，不是很确定，备注一下。
实践
利用JOL工具分析很简单，首先在POM添加添加其Maven依赖
1 <!-- JOL依赖 --> 2 <dependency> 3 <groupId>org.openjdk.jol</groupId> 4 <artifactId>jol-core</artifactId> 5 <version>0.9</version> 6 </dependency>
例1：类对象占用大小
1 package com.study;
2
3 import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;
4
5 class Test{
6 private long orderId;
7 private byte state;
8 private long createMillis;
9 private char c;
10 private int i;
11 private double d;
12 private long userId;
13 }
14
15
16 public class Test06 {
17 public static void main(String[] args) {
18 System.out.print(ClassLayout.parseClass(Test.class).toPrintable());
19 }
20 }
结果如下：
例2：实例对象占用内存大小
1 package com.study;
2
3 import lombok.Builder;
4 import lombok.Data;
5 import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;
6
7 @Data
8 @Builder
9 class Car {
10 private int id;
11 private String type;
12 private double price;
13 private char level;
14 }
15
16 public class JOLDemo {
17 public static void main(String[] args) {
18 Car car = Car.builder()
19 .id(1)
20 .type("SUV")
21 .level('A')
22 .price(22.22)
23 .build();
24
25 System.out.println(ClassLayout.parseInstance(car).toPrintable());
26
27 int[] array = new int[3];
28 array[0] = 11;
29 array[1] = 22;
30 array[2] = 33;
31 System.out.println(ClassLayout.parseInstance(array).toPrintable());
32 }
33 }
结果是：
如果设置了JVM选项-XX:-UseCompressedOops以关闭指针压缩。下面即是Java对象的内存布局信息输出及相关分析结果，这里笔者的CPU主机字节序为小端
例3：父类的私有成员变量是否会被子类继承？
1 package com.study;
2
3 import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;
4
5 class Fruit {
6 private int size;
7 public String name;
8 }
9
10 class Apple extends Fruit {
11 private int size;
12 private String name;
13 private Apple brother;
14 private long create_time;
15 }
16
17
18 public class JOLDemo {
19 public static void main(String[] args) {
20 System.out.println(ClassLayout.parseClass(Fruit.class).toPrintable());
21 System.out.println(ClassLayout.parseClass(Apple.class).toPrintable());
22 }
23 }
结果如图：
总结
字段重排列，顾名思义，就是 Java 虚拟机重新排列字段的在内存中的顺序，以达到内存利用率最大，即减少内存填充。Java 虚拟机中有三种排列方法（对应 Java 虚拟机选项 -XX:FieldsAllocationStyle，默认值为 1），但都会遵循如下两个规则。
- 其一、如果一个字段占据 C 个字节，那么该字段的偏移量需要对齐至 NC。这里偏移量指的是字段地址与对象的起始地址差值。
- 其二，子类所继承字段的偏移量，需要与父类对应字段的偏移量保持一致