对象在堆中的内存布局，指的是对象在堆中存放时的各个组成部分，主要分为以下几个部分：

标记字段

标记字段相对比较复杂。在不同的对象状态（有无锁、是否处于垃圾回收的标记中）下存放的内容是不同的，同时在64位（又分为是否开启指针压缩）、32位虚拟机中的布局都不同。以64位开启指针压缩为例：

怎么确认标记字段的内容呢？我们可以使用JOL，JOL是用于分析 JVM 中对象布局的一款专业工具。工具中使用 Unsafe、JVMTI 和 Serviceability Agent (SA)等虚拟机技术来打印实际的对象内存布局。

使用方法：

1、添加依赖

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

2、使用如下代码打印对象内存布局：

System.out.println(ClassLayout.parseInstance(对象).toPrintable());

代码：

package oop1;

import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;

import java.io.IOException;
//-XX:-UseCompressedOops 关闭压缩指针
public class Student {
    private long id;
    private int age;
    private String name;

    public long getId() {
        return id;
    }

    public void setId(long id) {
        this.id = id;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Student student = new Student();
        System.out.println(Integer.toBinaryString(student.hashCode()));
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(student).toPrintable());
        System.in.read();
    }
}
//0010011 01011111 10111010 10100100
//  0x26163608

打印结果如下：

和hashcode值是一致的（注意小端存储，结果会倒着写）

元数据的指针

Klass pointer元数据的指针指向方法区中保存的InstanceKlass对象：

指针压缩

在64位的Java虚拟机中，Klass Pointer以及对象数据中的对象引用都需要占用8个字节，为了减少这部分的内存使用量，64 位 Java 虚拟机使用指针压缩技术，将堆中原本 8个字节的 指针压缩成 4个字节 ，此功能默认开启，可以使用-XX:-UseCompressedOops关闭。

指针压缩的思想是将寻址的单位放大，比如原来按1字节去寻址，现在可以按8字节寻址。如下图所示，原来按1去寻址，能拿到1字节开始的数据，现在按1去寻址，就可以拿到8个字节开始的数据。

这与停车场是类似的。以前需要记录我的车占用了那几米的空间，现在只需要记下停车场的编号：

这样将编号当成地址，就可以用更小的内存访问更多的数据。但是这样的做法有两个问题：

1、需要进行内存对齐，指的是将对象的内存占用填充至8字节的倍数。存在空间浪费（对于Hotspot来说不存在，即便不开启指针压缩，也需要进行内存对齐）

2、寻址大小仅仅能支持2的35 次方个字节（32GB，如果超过32GB指针压缩会自动关闭）。不用压缩指针，应该是2的64次方 = 16EB，用了压缩指针就变成了8（字节） = 2的3次方 * 2的32次方 = 2的35次方

案例：在hsdb工具中验证klass pointer正确性

操作步骤：

1、使用JOL打印对象的Klass Pointer。

2、使用Klass Pointer的地址，在hsdb工具中使用Inspector找到InstanceKlass对象。

注意：由于使用了小端存储，打印的地址要反着读。

这个0x254d3608就是klass对象的地址：

内存对齐

对象中还有一部分内容就是对齐。内存对齐指的是对象中会空出来几个字节，不做任何数据存储。内存对齐主要目的是为了解决并发情况下CPU缓存失效的问题：

在内存中缓存了A和B的数据

A的数据写入时，由于A和B在同一个缓存行中，所以A和B的缓存数据都会被清空:

这样就需要再从内存中读取一次：

我们只修改了A对象的数据，引起了B对象的缓存失效。

内存对齐解决了这个问题：内存对齐之后，同一个缓存行中不会出现不同对象的属性。在并发情况下，如果让A对象一个缓存行失效，是不会影响到B对象的缓存行的。

内存对齐要求每个对象字节数是8的倍数，除了添加字节填充之外，还有字段的要求。

在Hotspot中，要求每个属性的偏移量Offset（字段地址 – 起始地址）必须是字段长度的N倍。

比如下图中，Student类中的id属性类型为long，那么偏移量就必须是8的倍数。所以将id和age的字段顺序进行了调整，这种方式叫字段重排列。

这样可以更容易让一个字段在一整个缓存行中，提升缓存行读取的效率。

如果不满足要求，会尝试使用内存对齐，通过在属性之间插入一块对齐区域达到目的。

如下图中，name字段是引用占用8个字节（关闭了指针压缩），所以Offset必须是8的倍数，在age和name之间插入了4个字节的空白区域。

案例：子类和父类的偏移量

需求：

通过如下代码验证下：子类继承自父类的属性，属性的偏移量和父类是一致的。

package oop1;

class A {
    long l;
    int i;
    String name;
}

class B extends A {
    long l;
    int i;
}

class C{
    long l1;
    int i1;
    String name;
    long l2;
    int i2;
}

结果如下：

总结：