Java对象布局(JOL)实现过程解析

JOL简介

Java对象布局(JOL)是一款用于分析Java对象内存布局的工具。通过使用JOL，可以知道Java对象的内存结构、大小、对齐方式、是否是线程安全的等信息。JOL可以根据不同的JVM实现，提供与JVM相关的内存分布、布局信息。 JOL是由OpenJDK项目的Java人员负责维护和支持的高度可靠的工具。

安装

JOL可以通过Maven打包，并将其添加到项目的依赖中。以下是Maven依赖：

<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
    <artifactId>jol-core</artifactId>
    <version>0.14</version>
</dependency>

也可以在Maven中直接使用JOL的命令行工具。

使用JOL实现Java对象布局

使用JOL工具分析Java对象大小和结构非常简单，在分析之前需要构造Java对象。以下是Java对象：

public static class ExampleObject {
    private static final int SIZE = 16;
    public int foo;
    public byte bar;
}

接下来这样构建JOL对象：

ExampleObject obj = new ExampleObject();
obj.foo = 123;
obj.bar = 1;

使用JOL的API分析Java对象，以下是JOL代码：

import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;
public class ExampleJOLObject {//jol示例
    public static void main(String[] args) {
        ExampleObject obj = new ExampleObject();
        obj.foo = 123;
        obj.bar = 1;
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());
     }
 }

输出结果如下：

org.openjdk.jol.info.ClassLayout$ExampleObject object internals:
 OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION               VALUE
      0    12        (object header)           N/A
     12     4        int ExampleObject.foo      123
     16     1        byte ExampleObject.bar      1
Instance size: 17 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total

可以看到，在堆上分配了17 bytes的空间用于存储ExampleObject对象，其中，obj.foo的大小为4 bytes，obj.bar的大小为1 byte。在对象头中有12 bytes的元数据存储对象的类型信息和锁状态等。空间损失为0 bytes（内存没有被浪费），因为ExampleObject对象只使用了17 bytes的空间，没有浪费内存。

示例2

另外一个示例可以使用安全点和管程来演示JOL的使用。以下是Java代码：

public static class ExampleObject {
    public Object foo;
}

以下是Java代码用于测试JOL：

import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;
public class ExampleJOLObject{
    static {
        System.out.println("Hello, unsafe world!");
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.setProperty("java.home","/tmp");
        System.setProperty("java.library.path", "/tmp");
        ExampleObject obj = new ExampleObject();
        obj.foo = new Object();
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());
    }
}

输出结果如下：

Hello, unsafe world!
org.openjdk.jol.info.ClassLayout$ExampleObject object internals:
 OFFSET  SIZE      TYPE DESCRIPTION                            VALUE
      0    12           (object header)                        N/A
     12     4        int ExampleObject.foo                     N/A
     16     8   Internal (a reference to the object)           N/A
Instance size: 24 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total

可以看到，Java对象大小为24 bytes，其中obj.foo占用了4 bytes，因为它是一个int类型。空间损失为0 bytes，因为Java对象没有使用多余的空间。

总结

使用JOL工具可以方便地查看Java对象的内存布局信息，包括对象头和数据成员之间的间隔以及对齐方式等。JOL提供了很多API用于分析Java的对象内存布局。使用JOL可以帮助开发人员发现内存使用瓶颈并进行优化。