ART虛擬機 | Java對象和類的內存結構

當咱們經過new建立一個Java對象時，虛擬機會安排內存分配的全部工做。但一個Java對象在內存中到底長什麼樣？它的實例對象放在哪裏？繼承關係如何處理？這些問題對於你們一般是陌生的。本文試圖經過圖表示例的方式，將對象和類的內存結構具象化。java

1. Java對象頭

全部Java類最終的父類都是java.lang.Object，所以當咱們建立一個Java對象時，必然伴隨着java.lang.Object的實例化過程。Java.lang.Object在ART中有個對應的C++類art::mirror::Object，命名空間中有"mirror"，表示其和Java類之間存在對應關係。當咱們經過new Object()來建立一個java對象時，就會在內存空間獲得一個最簡單的內存結構。markdown

該內存結構中只存儲了兩個C++字段：klass_和monitor_，分別對應於java.lang.Object中的shadow$_klass_和shadow$_monitor_。這8個字節一般又被稱爲對象頭，是全部Java對象都必須分配的空間。spa

如下是一個實際的art::mirror::Object的數據。須要注意的是，kVTableLength和hash_code_seed是art::mirror::Object的靜態字段，不會存在於Java對象中。3d

2. Java`類對象`（類頭）

Java中提供了一個java.lang.Class類，該類的實例表示一個運行程序中的類或接口。實例中的字段記錄了類或接口的元數據。code

當咱們想要建立一個java.lang.Class類的實例（類對象）時，如下三種方法可供選擇：orm

Class.forName("className")
MyClass.class
obj.getClass()

假設咱們有一個類com.hangl.Example，那麼com.hangl.Example.class就表示該類的類對象。在ART中，該類對象的建立同時也是art::mirror::Class的實例化過程。對象

因爲java.lang.Class繼承於java.lang.Object，所以art::mirror::Class也繼承於art::mirror::Object。因此一個art::mirror::Class對象在內存結構上也包含klass_和monitor_字段。繼承

如下是一個實際的art::mirror::Class的數據。一樣，kClassWalkSuper，kPrimitiveTypeSizeShiftShift和kPrimitiveTypeMask是art::mirror::Class的靜態字段，所以不會存在於Java類對象中。接口

3. Java.lang.Object.class和java.lang.Class.class的關係

4. 實例字段的存儲位置

前文提到，最簡單的Java對象只佔用8字節，裏面存儲了兩個字段：klass_和monitor_。這8字節也能夠稱爲對象頭，是每一個對象都必須具有的。內存

大多數對象除了對象頭之外，還須要存儲類的實例字段。每一個類的實例字段大小不一，其大小在Class加載階段中的LinkClass時決定。這些實例字段緊隨着對象頭排列存儲，所以一個對象的真實內存佔用一般以下所示。

5. 靜態字段的存儲位置

一個類所具備的信息能夠分爲兩部分，一部分是元數據，例如該類有多少個實例字段，多少個虛擬方法等，是描述性的信息。另外一部分則是靜態字段的值。元數據能夠經過art::mirror::Class對象來表示，而靜態字段將緊隨其後。

這種內存結構和Java對象十分類似，上半部分是元數據，下半部分是字段值。只不過對象的元數據是klass_和monitor_，而類的元數據是class_loader_和methods_等。對象中的字段值是實例字段，類的字段值是靜態字段。

不過須要注意一點，每一個類的靜態字段在內存中都是獨一份，所以子類中不須要存儲父類的靜態字段。這和實例字段是不一樣的。