面试题：Java中对象头在内存布局里的作用及组成

Question

请阐述Java对象头在对象内存布局中的作用，并且详细说明其主要包含哪些部分，每个部分都存储了什么信息。

Answer 1

Java对象头在对象内存布局中的作用

Java对象头是Java对象在内存布局中的重要组成部分，它用于存储对象的元数据信息。这些元数据对于Java虚拟机（JVM）管理对象、实现垃圾回收、支持并发控制等机制起着关键作用。例如，对象头中的信息可帮助JVM判断对象是否已被垃圾回收标记，以及在多线程环境下实现对象的同步访问。

Java对象头主要包含的部分及存储信息

1. Mark Word（标记字段）
   • 存储信息：
     • 对象的哈希码（HashCode）：在对象调用hashCode()方法时会生成并存储在这里，用于在哈希表等数据结构中快速定位对象。
     • 对象分代年龄：在垃圾回收过程中，记录对象经历垃圾回收的次数，以决定对象是否晋升到老年代。
     • 锁状态标志：标识对象的锁状态，如无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁等不同状态，用于多线程环境下的同步控制。例如，偏向锁模式下，该字段记录持有偏向锁的线程ID。
2. Klass Pointer（类型指针）
   • 存储信息：指向对象的类元数据的指针，JVM通过这个指针来确定对象所属的类，进而获取类的元数据信息，如类的方法、字段等。通过该指针，JVM能够在运行时动态地根据对象的类信息进行方法调用、字段访问等操作。在64位虚拟机中，开启指针压缩时，该指针为4字节，未开启指针压缩时为8字节。
3. 数组长度（仅数组对象有）
   • 存储信息：对于数组对象，对象头中还包含数组的长度信息。这使得JVM能够直接获取数组的长度，方便在访问数组元素时进行边界检查等操作。例如，在执行array[i]操作时，JVM可根据此长度信息判断i是否越界。