JVM - 剖析Java對象頭Object Header之指針壓縮

Pre

JVM - 剖析Java對象頭Object Header之對象大小

mark word : 32位 佔4字節 ，64位 佔 8字節

klass point : 開啓壓縮佔4字節，未開啓 佔 8字節。

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指針壓縮

論證壓縮效果

• jdk1.6 update14開始，在64bit操作系統中，JVM支持指針壓縮
• 啓用指針壓縮-XX:+UseCompressedOops(默認開啓)，禁止指針壓縮:-XX:-UseCompressedOops

oop(ordinary object pointer) 就是對象指針的意思。

運行參數增加

 -XX:-UseCompressedOops

禁用指針壓縮，我們來看下對象頭的大小

package com.gof.test;

import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;

/**
 * @author 小工匠
 * @version v1.0
 * @create 2020-06-25 16:21
 * @motto show me the code ,change the word
 * @blog https://artisan.blog.csdn.net/
 * @description
 **/

public class ObjectHeaderTest {

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

        System.out.println();
        ClassLayout layout1 = ClassLayout.parseInstance(new int[]{});
        System.out.println(layout1.toPrintable());

        System.out.println();
        ClassLayout layout2 = ClassLayout.parseInstance(new ArtisanTest());
        System.out.println(layout2.toPrintable());
    }

    // -XX:+UseCompressedOops           默認開啓的壓縮所有指針
    // -XX:+UseCompressedClassPointers  默認開啓的壓縮對象頭裏的類型指針Klass Pointer
    // Oops : Ordinary Object Pointers
    public static class ArtisanTest {
        //8B mark word
        //4B Klass Pointer   如果關閉壓縮-XX:-UseCompressedClassPointers或-XX:-UseCompressedOops，則佔用8B
        int id;        //4B
        String name;   //4B  如果關閉壓縮-XX:-UseCompressedOops，則佔用8B
        byte b;        //1B
        Object o;      //4B  如果關閉壓縮-XX:-UseCompressedOops，則佔用8B
    }
}

【輸出結果】

java.lang.Object object internals:
 OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
      0     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)                           00 1c e4 17 (00000000 00011100 11100100 00010111) (400825344)
     12     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total


[I object internals:
 OFFSET  SIZE   TYPE DESCRIPTION                               VALUE
      0     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)                           68 0b e4 17 (01101000 00001011 11100100 00010111) (400821096)
     12     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
     16     4        (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
     20     4        (alignment/padding gap)                  
     24     0    int [I.<elements>                             N/A
Instance size: 24 bytes
Space losses: 4 bytes internal + 0 bytes external = 4 bytes total


com.gof.test.ObjectHeaderTest$ArtisanTest object internals:
 OFFSET  SIZE               TYPE DESCRIPTION                               VALUE
      0     4                    (object header)                           05 00 00 00 (00000101 00000000 00000000 00000000) (5)
      4     4                    (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
      8     4                    (object header)                           f8 a5 4e 18 (11111000 10100101 01001110 00011000) (407807480)
     12     4                    (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
     16     4                int ArtisanTest.id                            0
     20     1               byte ArtisanTest.b                             0
     21     3                    (alignment/padding gap)                  
     24     8   java.lang.String ArtisanTest.name                          null
     32     8   java.lang.Object ArtisanTest.o                             null
Instance size: 40 bytes
Space losses: 3 bytes internal + 0 bytes external = 3 bytes total

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我們先把默認的開啓指針壓縮的這個的測試結果題圖，方便比對

【默認開啓指針壓縮】

VS

【關閉指針壓縮】

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【默認開啓指針壓縮】

VS

【關閉指針壓縮】

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最後一個，對於包含多個變量的對象的對象頭

【默認開啓指針壓縮】

VS

【關閉指針壓縮】

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UseCompressedOops & UseCompressedClassPointers

  -XX:+UseCompressedOops           默認開啓的壓縮所有指針
 -XX:+UseCompressedClassPointers  默認開啓的壓縮對象頭裏的類型指針Klass Pointer

【指針壓縮】開啓 VS 關閉

類型	開啓指針壓縮	關閉指針壓縮
Object	16	16
int數組	16	24
ArtisanTest對象	32	40

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指針壓縮的目的

同一個對象， 不開啓指針壓縮 8字節 存入堆中和 開啓指針壓縮4字節存入堆中，哪個更好一些，顯而易見。

簡言之：爲了更好地節省內存，避免GC壓力過大。

同時在64位平臺的HotSpot中使用32位指針(實際存儲用64位)，內存使用會多出1.5倍左右，使用較大指針在主內存和緩存之間移動數據，佔用較大寬帶。

所以爲了減少64位平臺下內存的消耗，JVM在1.6以後默認啓用指針壓縮功能。

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爲什麼堆內存最好不要超過32G

在jvm中，32位地址最大支持4G內存(2的32次方) 。

我們知道以前32位的操作系統 ，內存格中最多存放32位 ，所以
2的32次方 等於4294967296 字節 = 4 G 。

64位，不是2的64次方，這個值簡直太大了。。。。

在jvm中，32位地址最大支持4G內存(2的32次方)，可以通過對對象指針的存入堆內存時壓縮編碼、取出到cpu寄存器後解碼方式進行優化，

舉個例子 對象指針在堆中是32位，在寄存器中是35位，2的35次方=32G)，使得jvm只用32位地址就可以支持更大的內存配置(小於等於32G) 。

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JVM如何處理的？

• 當堆內存小於4G時，不需要啓用指針壓縮，jvm會直接去除高32位地址，即使用低虛擬地址空間

• 當堆內存大於32G時，壓縮指針會失效，會強制使用64位(即8字節)來對java對象尋址， 那這樣的話內存佔用較大，GC壓力等等