Java 里的对象在虚拟机里面是怎么存储的？

Java 中的对象在虚拟机里的存储

在 Java 中，对象在虚拟机中的存储方式取决于 JVM 内存模型，主要存储在 堆（Heap） 中。对象的内存布局和管理方式会影响对象的创建、访问和销毁。下面详细解释对象在 JVM 中的存储结构。

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1. 对象在堆中的存储

Java 中的对象通常存储在 堆内存 中。堆内存是 Java 内存模型中的一块区域，专门用于存储对象实例。

对象存储结构

在 JVM 中，所有对象都由 对象头 和 实例数据 组成。对象的内存分配可以细分为以下几个部分：

1. 对象头（Object Header）

   • Mark Word：存储与对象相关的信息，包括哈希码（hashCode）、GC 分代年龄、锁信息等。在不同的 JVM 实现中，Mark Word 的内容会有所不同。它是一个变长的结构，具体长度根据 JVM 的实现而异（例如在 HotSpot 中通常为 32 位或 64 位）。
   • Class Pointer：指向对象所属类的元数据（如 Class 对象），即对象的类型信息。每个对象都有指向其类的指针，JVM 通过该指针来识别对象的类型。

2. 实例数据（Instance Data）

   • 这部分存储了对象的字段（成员变量），包括基本类型字段和引用类型字段。对于 引用类型字段，这部分存储的是引用地址，而不是对象本身。

3. 对齐填充（Padding）

   • JVM 采用字节对齐（memory alignment）来优化内存访问，因此对象的内存布局会根据平台和 JVM 的实现要求进行对齐，填充的空字节不会用于存储数据。

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2. 对象的内存分配和访问

对象的内存分配

• 堆中的分配：Java 对象在堆中通过调用 new 关键字进行分配。在对象创建时，JVM 会根据对象类型的大小进行内存分配。
• 对象引用：对象存储在堆中，但引用对象的变量通常存储在栈中。当方法调用栈中创建一个对象时，该对象的引用会存储在栈中，而对象本身则位于堆中。

对象的内存访问

• JVM 通过对象的 Class Pointer 来查找对象所属的类元数据，然后通过对象的实例数据来访问对象的成员变量。

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3. JVM 对象存储的优化

对象内存压缩

• 在某些情况下，JVM 会对对象的存储进行压缩，以减少内存占用。例如， Compressed Oops（Compressed Object Pointers）技术允许在 64 位系统上压缩对象引用，减少内存消耗。

对象共享和池化

• Java 采用 对象池 技术，某些对象可以复用而不是每次都重新创建。例如，字符串常量池就是一个典型的优化，避免了重复创建相同内容的字符串对象。

逃逸分析和栈上分配

• JVM 的 逃逸分析 可以在编译时分析对象是否会被方法外部引用。如果一个对象只在方法内部使用，并且不会被外部引用，JVM 可能将该对象分配到栈上，而不是堆中，减少了垃圾回收的负担。

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4. 垃圾回收与对象生命周期

• 堆管理：对象在堆中的生命周期由垃圾回收器（GC）管理。堆内存分为 年轻代 和 老年代，新创建的对象通常存放在年轻代，经过多次 GC 后，长时间存活的对象会晋升到老年代。
• 垃圾回收：当对象没有任何引用时，它就变成了垃圾对象，GC 会回收这些无用对象，释放内存。垃圾回收的过程主要发生在堆内存中。

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5. 总结

在 JVM 中，Java 对象的存储包括以下几个主要方面：

1. 对象头：存储对象的元信息（如哈希码、GC 标志等）和指向对象类型的指针。
2. 实例数据：存储对象的成员变量，包括基本类型和引用类型。
3. 堆内存：对象通常存储在堆内存中，JVM 通过堆来管理对象的内存分配与回收。
4. JVM 优化：包括对象内存压缩、对象池化、逃逸分析等技术。
5. 垃圾回收：堆内存中的对象生命周期由垃圾回收器管理，经过多次 GC 后对不再使用的对象进行回收。

这些存储和优化机制可以确保 Java 程序在内存管理上的高效性和灵活性。