java数组

发表于 更新于 分类于

java 在堆中的内存分为三个部分

  1. 对象头 Object header
  2. 值 value
  3. 对齐 padding(不一定存在，java 内存需要对齐 8byte，不足部分填充)

java 对象头

1
2
3
4
5
|--------------------------------------------------------------|
|                     Object Header (64 bits)                  |
|------------------------------------|-------------------------|
|        Mark Word (32 bits)         |    Klass Word (32 bits) |
|------------------------------------|-------------------------|

java 数组头

1
2
3
4
5
|---------------------------------------------------------------------------------|
|                                 Object Header (96 bits)                         |
|--------------------------------|-----------------------|------------------------|
|        Mark Word(32bits)       |    Klass Word(32bits) |  array length(32bits)  |
|--------------------------------|-----------------------|------------------------|

其中Mark Word

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
|-------------------------------------------------------|--------------------|
|                  Mark Word (32 bits)                  |       State        |
|-------------------------------------------------------|--------------------|
| identity_hashcode:25 | age:4 | biased_lock:1 | lock:2 |       Normal       |
|-------------------------------------------------------|--------------------|
|  thread:23 | epoch:2 | age:4 | biased_lock:1 | lock:2 |       Biased       |
|-------------------------------------------------------|--------------------|
|               ptr_to_lock_record:30          | lock:2 | Lightweight Locked |
|-------------------------------------------------------|--------------------|
|               ptr_to_heavyweight_monitor:30  | lock:2 | Heavyweight Locked |
|-------------------------------------------------------|--------------------|
|                                              | lock:2 |    Marked for GC   |
|-------------------------------------------------------|--------------------|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
|------------------------------------------------------------------------------|--------------------|
|                                  Mark Word (64 bits)                         |       State        |
|------------------------------------------------------------------------------|--------------------|
| unused:25 | identity_hashcode:31 | unused:1 | age:4 | biased_lock:1 | lock:2 |       Normal       |
|------------------------------------------------------------------------------|--------------------|
| thread:54 |       epoch:2        | unused:1 | age:4 | biased_lock:1 | lock:2 |       Biased       |
|------------------------------------------------------------------------------|--------------------|
|                       ptr_to_lock_record:62                         | lock:2 | Lightweight Locked |
|------------------------------------------------------------------------------|--------------------|
|                     ptr_to_heavyweight_monitor:62                   | lock:2 | Heavyweight Locked |
|------------------------------------------------------------------------------|--------------------|
|                                                                     | lock:2 |    Marked for GC   |
|------------------------------------------------------------------------------|--------------------|

lock:2 位的锁状态标记位，由于希望用尽可能少的二进制位表示尽可能多的信息，所以设置了 lock 标记。该标记的值不同，整个 mark word 表示的含义不同。

biased_lock Tlock 状态
0 01 无锁
1 01 偏向锁
0 00 轻量级锁
0 10 重量级锁
0 11 GC 标记

  1. biased_lock`：对象是否启用偏向锁标记，只占 1 个二进制位。为 1 时表示对象启用偏向锁，为 0 时表示对象没有偏向锁。

  2. age：4 位的 Java 对象年龄。在 GC 中，如果对象在 Survivor 区复制一次，年龄增加 1。当对象达到设定的阈值时，将会晋升到老年代。默认情况下，并行 GC 的年龄阈值为 15，并发 GC 的年龄阈值为 6。由于 age 只有 4 位，所以最大值为 15，这就是-XX:MaxTenuringThreshold 选项最大值为 15 的原因。

  3. identity_hashcode：25 位的对象标识 Hash 码，采用延迟加载技术。调用方法 System.identityHashCode()计算，并会将结果写到该对象头中。当对象被锁定时，该值会移动到管程 Monitor 中。

  4. thread：持有偏向锁的线程 ID。

  5. epoch：偏向时间戳。

  6. ptr_to_lock_record：指向栈中锁记录的指针。

  7. ptr_to_heavyweight_monitor：指向管程 Monitor 的指针。

class pointer

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。

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。

数组下标寻址

  1. 首先根据栈上的指针找到该数组对象在内存中的位置p

  2. 判断index是否越界，即与数组对象头中存储的array length做比较

  3. 根据数组对象头的class pointer确定数组元素的内存占用长度n

  4. 根据数组对象头长度base和下标计算出访问的元素的内存位置，即p+base+n*index