對于 Java 虛擬機，我們都知道其內存區域劃分成：堆、方法區、虛擬機棧等區域。但一個對象在 Java 虛擬機中是怎樣存儲的，相信很少人會比較清楚地了解。Java 對象在 JVM 中的內存布局，是我們了解并發編程同步機制的基礎。

在 HotSpot 虛擬機中，對象在內存中存儲的布局可以分為 3 塊區域：對象頭（Header）、實例數據（Instance Data）和對齊填充（Padding）。

對象頭

HotSpot 虛擬機的對象頭包括兩部分信息，第一部分用于存儲自身運行時的數據，第二部分用于存儲類型指針。

自身運行時數據

對象頭第一部分用于存儲對象自身的運行時數據，如哈希碼（HashCode）、GC 分代年齡、鎖狀態標志、線程持有的鎖、偏向線程 ID、偏向時間戳等。這部分數據的長度在 32 位和 64 位的虛擬機中分別為 32bit 和 64bit，官方稱它為「Mark Word」。

為了提高虛擬機的空間效率，Mark Word 被設計成非固定的數據結構，從而可以在不同狀態時存儲不同的數據，從而達到節省數據空間的目的。Mark Word 在不同狀態下存儲的內容如下表格所示。

Java 對象的內存布局

如上表所示，在 32 位的 HotSpot 虛擬機中，如果對象處于未被鎖定（標志位為 01）的狀態下，那么 Mark Word 存儲的就是「對象哈希碼、對象分代年齡」。32bit 空間中的 25bit 用于存儲對象哈希碼，4bit 用于存儲對象分代年齡，2bit 用于存儲鎖標志位，1bit 固定為 0。

類型指針

對象頭第二部分是類型指針，即對象指向它的類元數據的指針，虛擬機通過這個指針來確定這個對象是哪個類的實例。 另外，如果對象是一個 Java 數組，那在對象頭中還必須有一塊用于記錄數組長度的數據，因為虛擬機可以通過普通 Java 對象的元數據信息確定 Java 對象的大小，但是從數組的元數據中卻無法確定數組的大小。

實例數據

實例數據部分是對象真正存儲的有效信息，包括了程序里各個類型的字段類型，無論是父類繼承下來的，還是子類中定義的。一般來說，父類定義的變量總會出現在子類之前。

對齊填充

對象填充部分并不是必然存在的，也沒有特別的含義，它僅僅起著占位符的作用。由于 HotSpot VM 的自動內存管理系統要求對象起始地址必須是 8 字節的整數倍，換句話說，就是對象的大小必須是 8 字節的整數倍。而對象頭部分正好是 8 字節的倍數（1 倍或者 2 倍），因此，當對象實例數據部分沒有對齊時，就需要通過對齊填充來補全。

總結

本篇文章我們介紹了 Java 對象在 JVM 中的內存布局，整體可以分為：對象頭、實例數據、對齊填充三個部分。

第一部分的對象頭包括了對象運行時數據和類型指針。其中對象運行時數據包括：哈希碼、GC 分代年齡、鎖狀態標志等，類型指針指向對象類型元數據，確定對象是哪個類的實例。

第二部分是實例數據，是真正存儲的有效信息，包括各個類型的字段。第三部分是對齊填充，因為 JVM 要求對象起始地址必須是 8 字節的整數倍，所以必須有對齊填充來占位。

深入理解 Java 對象的內存布局