浅谈Java Object对象在Heap中的结构

介绍

Java内存分为栈内存和堆内存，栈内存用于存储局部变量和方法调用的信息，而堆内存用于存储动态分配的对象和数组。在堆内存中，Java对象存储在对象头和对象实例数据两部分中。

Java对象头结构

Java对象在内存中的结构包括对象头和对象实例数据两部分，对象头的大小在不同的JVM实现中有所不同，取决于虚拟机的实现和目标平台，一般包括以下内容：

1. Mark Word（标记字段）：用于存储对象的运行时数据，包括锁信息，GC分代年龄等，占用长度为8字节（64位虚拟机）或4字节（32位虚拟机）。

2. Klass Pointer（类型指针）：用于指向该对象所属的类类型信息，占用长度为4字节。

3. 数组长度（如果是数组）：用于表示该数组的长度，占用长度为4字节。

4. 对齐填充：用于对齐对象实例数据的起始位置，占用长度为补齐的字节数。

Java对象实例数据结构

Java对象的实例数据包括对象的成员变量，字面量和数组元素等。其中对象成员变量在对象中的排列顺序与原始的Java类中定义的成员变量的顺序相同。对于非对象类型（如int，float等）的实例变量，它们直接存储在对象实例数据中，而对于对象类型的实例变量，实际上存储的是对象引用，在堆内存中由该对象引用指向实际的对象实例数据。

示例说明

下面给出两个例子来说明Java对象在堆内存中的结构：

1. 对象实例变量

对于下面的代码片段：

public class Employee {
    private String name;
    private int age;
    private Department department;

    public Employee(String name, int age, Department department) {
      this.name = name;
      this.age = age;
      this.department = department;
    }
}

其中，Employee类包含了三个成员变量，分别为name，age和department。其中，name和age为原始类型，而department是一个引用类型，表示一个部门对象。在堆内存中，该对象的结构如下所示：

------------------------------
|   Mark Word（8字节）       |
------------------------------
|   Klass Pointer（4字节）   |
------------------------------
|   name（4字节）           |
------------------------------
|   age（4字节）            |
------------------------------
|   department（4字节）     |
------------------------------

在该例中，该对象的大小为24字节，其中对象头包括Mark Word和Klass Pointer，总共占用12字节，实例数据大小为12字节。

1. 对象数组变量

对于下面的代码片段：

public class Department {
    private String name;
    private Employee[] employees;

    public Department(String name, Employee[] employees) {
      this.name = name;
      this.employees = employees;
    }
}

其中，Department类包含了两个成员变量，分别为name和employees。其中，name为原始类型，employees是一个Employee类型的对象数组。在堆内存中，该对象的结构如下所示：

------------------------------
|   Mark Word（8字节）       |
------------------------------
|   Klass Pointer（4字节）   |
------------------------------
|   name（4字节）           |
------------------------------
|   employees（4字节）      |
------------------------------

在该例中，该对象的大小为24字节，其中对象头包括Mark Word和Klass Pointer，总共占用12字节，实例数据大小为12字节。注意，这里的employees成员变量是一个指向Employee对象数组的引用，并不包括数组本身的大小。对于数组本身的大小，需要在Mark Word中使用数组长度来存储。