Java利用JOL工具分析对象分布

news/2024/11/28 3:37:49/

文章目录

  • 对象的组成
    • 对象头[Header]
    • 实例数据[Instance Data]
    • 内存对齐[Padding]
  • JOL工具分析对象
    • Java项目引入依赖
    • 创建对象与结果分析
      • 创建简单无锁对象
      • 输出结果分析
      • 创建有属性的对象
      • 输出结果分析
      • 创建数组
      • 结果输出分析
      • 创建重量级锁对象
      • 输出结果分析
    • 局限性
  • 参考文章：

对象的组成

在这里插入图片描述

对象头[Header]

  1. Markword：存储对象自身运行时数据如hashcode、gc分代年龄等，64位系统总共占用8个字节，关于Markword详细内存分布如下
    在这里插入图片描述
  2. 类型指针：对象指向类元数据地址的指针，jdk8默认开启指针压缩，64位系统占4个字节
  3. 数组长度:若对象不是数组，则不分配空间大小，若是数组，则为4个字节长度

基于上面描述数组和普通对象的对象头有不同的内存大小，主要区别在于数组长度
在这里插入图片描述

实例数据[Instance Data]

指的就是对象中各个属性大小,比如User中name和age的内存大小

public class User{String name;int age;
}

若开启了类型指针压缩，String是4个字节, int是4个字节，属性填充总共8个字节

内存对齐[Padding]

因为JVM要求java的对象占的内存大小应该是8bit的倍数，所以后面有几个字节用于把对象的大小补齐至8字节的倍数，就不特别介绍了

JOL工具分析对象

Java项目引入依赖

<dependency><groupId>org.openjdk.jol</groupId><artifactId>jol-core</artifactId><version>0.9</version>
</dependency>

创建对象与结果分析

创建简单无锁对象

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

输出结果分析

java.lang.Object object internals:OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE0     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)                           e5 01 00 f8 (11100101 00000001 00000000 11111000) (-134217243)12     4        (loss due to the next object alignment)
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total

OFFSET代表内存偏移量，单位是字节
SIZE代表占用内存大小，单位字节
TYPE DESCRIPTION 类型描述,其中​​object header​​为对象头
VALUE代表存储值,对应内存中当前存储的值；

对象总大小为16个字节，对象头占用12个字节，前8个字节代表markword，对象运行时数据状态，前64位的value倒序排列拼的markword是16进制为00 00 00 00 00 00 00 01，最后一个字节01的二进制是00000001，最后三位001，代表无锁状态，后4个字节代表对象指向类元数据的指针；空对象没有属性所以实例数据不占内存，对象头+实例数据=12，不是8个倍数，所以补4个字节为16字节

enum {  locked_value              = 0, // 0 00 轻量级锁unlocked_value           = 1,// 0 01 无锁monitor_value            = 2,// 0 10 重量级锁marked_value             = 3,// 0 11 gc标志biased_lock_pattern      = 5 // 1 01 偏向锁};

创建有属性的对象

public class ClassLayOutCheck {public static void main(String[] args) {ClassLayout classLayout = ClassLayout.parseInstance(new User());System.out.println(classLayout.toPrintable());public static class User {String name;int age;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}}
}

输出结果分析

org.example.object.ClassLayOutCheck$User object internals:OFFSET  SIZE               TYPE DESCRIPTION                               VALUE0     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)                           43 c1 00 f8 (01000011 11000001 00000000 11111000) (-134168253)12     4                int User.age                                  116     4   java.lang.String User.name                                 (object)20     4                    (loss due to the next object alignment)
Instance size: 24 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total

User对象总大小为24个字节，对象头占用12个字节，前8个字节代表markword，对象运行时数据状态，前8个字节低3位001代表无锁状，后4个字节代表对象指向类元数据的指针；User实例数据是8个字节，有属性name和age，其中name是String类型,不过这里有个问题，显示string的字节长度是4，value显示object，我们都知道内部实现是byte[]，其中4字节指代对象内存指针，age是int类型，默认4个字节，value直接显示值；对象头+实例数据=20不是8字节倍数，所以填充4个字节为24个字节

创建数组

public static void main(String[] args) {ClassLayout classLayoutInt = ClassLayout.parseInstance(new int[]{});System.out.println("----------------------");System.out.println(classLayoutInt.toPrintable());}

[I object internals:OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE0     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)                           6d 01 00 f8 (01101101 00000001 00000000 11111000) (-134217363)12     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)16     0    int [I.<elements>                             N/A
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total

结果输出分析

对象总大小为16个字节，对象头占用16个字节，前8个字节代表markword，对象运行时数据状态，低2位00代表轻量级锁，其他位是指向栈针中锁记录的指针，4个字节代表对象指向类元数据的指针，最后4字节代表数字的长度；空数组没有属性所以实例数据不占内存，对象头+实例数据=16，是8字节的倍数，不需要填充数据

创建重量级锁对象

public static void main(String[] args) {User l = new User("cyl",1);Runnable runnable = () -> {synchronized (l) {ClassLayout layout = ClassLayout.parseInstance(l);System.out.println(layout.toPrintable());}try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}};for (int i = 0; i < 3; i++) {new Thread(runnable).start();}}public static class User {String name;Integer age;User(String name, Integer age) {this.name = name;this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}}``````java
org.example.object.ClassLayOutCheckThread$User object internals:OFFSET  SIZE                TYPE DESCRIPTION                               VALUE0     4                     (object header)                           5a 1d 04 43 (01011010 00011101 00000100 01000011) (1124343130)4     4                     (object header)                           ab 7f 00 00 (10101011 01111111 00000000 00000000) (32683)8     4                     (object header)                           43 c1 00 f8 (01000011 11000001 00000000 11111000) (-134168253)12     4    java.lang.String User.name                                 (object)16     4   java.lang.Integer User.age                                  120     4                     (loss due to the next object alignment)
Instance size: 24 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes totalorg.example.object.ClassLayOutCheckThread$User object internals:OFFSET  SIZE                TYPE DESCRIPTION                               VALUE0     4                     (object header)                           5a 1d 04 43 (01011010 00011101 00000100 01000011) (1124343130)4     4                     (object header)                           ab 7f 00 00 (10101011 01111111 00000000 00000000) (32683)8     4                     (object header)                           43 c1 00 f8 (01000011 11000001 00000000 11111000) (-134168253)12     4    java.lang.String User.name                                 (object)16     4   java.lang.Integer User.age                                  120     4                     (loss due to the next object alignment)
Instance size: 24 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes totalorg.example.object.ClassLayOutCheckThread$User object internals:OFFSET  SIZE                TYPE DESCRIPTION                               VALUE0     4                     (object header)                           5a 1d 04 43 (01011010 00011101 00000100 01000011) (1124343130)4     4                     (object header)                           ab 7f 00 00 (10101011 01111111 00000000 00000000) (32683)8     4                     (object header)                           43 c1 00 f8 (01000011 11000001 00000000 11111000) (-134168253)12     4    java.lang.String User.name                                 (object)16     4   java.lang.Integer User.age                                  120     4                     (loss due to the next object alignment)
Instance size: 24 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total

header倒叙最后一个字节是5a，对应二进制是01011010，查看最后三位010，可知对象状态是重量级锁

创建轻量级锁对象

public static void main(String[] args) {User l = new User("cyl",1);Runnable runnable = () -> {synchronized (l) {ClassLayout layout = ClassLayout.parseInstance(l);System.out.println(layout.toPrintable());}try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}};for (int i = 0; i < 1; i++) {new Thread(runnable).start();}}public static class User {String name;Integer age;User(String name, Integer age) {this.name = name;this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}}

输出结果分析

org.example.object.ClassLayOutCheckThread$User object internals:OFFSET  SIZE                TYPE DESCRIPTION                               VALUE0     4                     (object header)                           00 c9 3f 09 (00000000 11001001 00111111 00001001) (155175168)4     4                     (object header)                           00 70 00 00 (00000000 01110000 00000000 00000000) (28672)8     4                     (object header)                           43 c1 00 f8 (01000011 11000001 00000000 11111000) (-134168253)12     4    java.lang.String User.name                                 (object)16     4   java.lang.Integer User.age                                  120     4                     (loss due to the next object alignment)
Instance size: 24 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 4 bytes external = 4 bytes total

header倒叙最后一个字节是00，对应二进制是00000000，查看最后三位000，可知对象状态是轻量级锁

局限性

当对象中嵌套对象时，得出Instance size这是当前对象内存大小，不是所有内存大小，比如set对象，实例属性是map，4个字节表示的对象的引用指针，而不是内部map的实际大小

java.util.HashSet object internals:OFFSET  SIZE                TYPE DESCRIPTION                               VALUE0     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)                           1c 72 00 f8 (00011100 01110010 00000000 11111000) (-134188516)12     4   java.util.HashMap HashSet.map                               (object)
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total

可以清楚的看到实例属性java.util.HashMap HashSet.map 的value
是object，4个字节代表它的引用指针。查询实际Java对象中嵌套对象的实际内存大小，可以自己写工具，主要就是递归直到事最基础数据类型，计算出来之后再累加，或者使用已经成熟的工具，参考博客：
两种工具查询Java嵌套对象引用内存大小

参考文章：

1.https://blog.csdn.net/superfjj/article/details/106582678
2.https://blog.51cto.com/u_15485936/5111767
3.https://blog.csdn.net/qq_38824137/article/details/107089862


http://www.ppmy.cn/news/105194.html

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