说说java基本类型和包装器类

工作中,我们经常会使用到 int/long这些基本数值类型和相应的包装器Integer/Long类型,平时使用时只有注意它们一个是基本类型一个是对象,需要做类型上的区分,并没有深入的思考过包装器类的原理。最近一次偶然的javap,看到的数据有点可怕,就深入的了解了下它们的实现原理,在这里记录下。

实验环境:

mac ox 10.12.6

jdk8 64-Bit

涉及工具:

jdb,hsdb

1.使用javap分析包装器类算术运算过程

图1

很简单的一段代码,一个Integer对象做加法操作,通过javap分析它的执行过程:

1.调用valueOf方法生成一个Integer对象,将对象赋值给变量a;

2.做加法操作时,先调intValue方法转换为int值,再做加法操作;

3.加法执行完后,调用valueOf方法生成一个Integer对象,将对象赋值给变量a;

可以看到,对Integer进行算术运算时,它会先转换为int基本类型,运算完成后会生成一个新的Integer对象。所以如果涉及到大量运算的,最好用基本类型。当然,jvm对包装器类型有做优化,对于每种类型,jvm会在堆里缓存一定值的对象。

2.包装器类在内存中的存储

例子代码:

图2

使用jdb调试(开启指针压缩),并使用HSDB查看对象内存:


图3

通过OQL搜索Long类型对象,可以看到堆里有很多Long对象。jvm在使用到包装器类型时,会在堆里缓存一定值的包装器类型对象。对于Long类型,它缓存值为 -127 - 127 的Long对象。当程序中要生成的Long对象值在里面时,它会直接返回这个缓存的Long对象。要生成的Long对象值不在这个范围内时,jvm会在堆里生成一个新的Long对象。

一个Long对象在堆里占24byte内存,8byte MarkWord + 4byte klassPoint + 4byte padding + 8byte数值。

有点奇怪,4byte的padding 为什么是在第 13-16 字节,而不是在最后 21-24 字节位置呢?

还一点,jvm里缓存的Long对象都在main线程TLAB区,多线程场景下是如何处理的?

3.基本类型内存对齐方式

基本对齐顺序:

double, long

float, int

short, char

boolean, byte

测试代码:


图4


图5

关闭指针压缩:

图6

在关闭指针压缩时,对象头占16byte,后面的字段数据,按照基本对齐顺序进行对齐存储。

开启指针压缩:

图7

在开启指针压缩时,对象头占12byte,后面的数据字段,先取了一个4byte的int,补足klassPoint剩余的4byte,其他字段再按基本对齐顺序进行对齐存储。

 ==》对齐原则:

1.对齐顺序

double, long

float, int

short, char

boolean, byte

2.紧凑排列

以8byte为一个字,每个字段存储时不能跨字。按1的顺序,依次补足字宽,不能补足的byte用空白填充;

如此上面Long对象的padding就清楚了。

4:多线程场景下包装器类的缓存

测试代码:

图8

main线程:命中缓存的Long对象

图9

new线程:命中缓存的Long对象

图10

可以看到,Long对象的缓存在公用Eden区,两个线程中的Long对象都指向缓存值为32的Long对象。

补充一个场景:多线程下,只有单线程使用到某种包装器类型时,包装器类型缓存对象的存储

图11
图12

可以看到,缓存的Long对象 和 Integer对象 均在公用Eden区。


HSDB相关操作参考:http://rednaxelafx.iteye.com/blog/1847971

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