Java对象头结构动态变化,普通对象含Mark Word(8字节)和类型指针(4/8字节),数组对象额外增加4字节长度字段;Mark Word布局随锁状态(无锁、偏向、轻量级、重量级)及GC阶段而变,受指针压缩、JVM位数等因素影响。

Java对象头的结构主要取决于虚拟机实现(如HotSpot)和运行时状态,不是固定一种,而是动态变化的。核心分两类:普通对象头和数组对象头,每类又因锁状态、GC标记等不同而有差异。
普通对象的对象头结构
在HotSpot VM中,一个普通Java对象(非数组)的对象头通常由两部分组成:
- Mark Word(标记字段):占用8字节(64位JVM,默认开启指针压缩时仍为8字节),存储哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁指针等。内容随对象状态动态变化,例如无锁时存identity hash code,轻量级锁时存指向栈中锁记录的指针,重量级锁时存指向monitor对象的指针。
- Class Metadata Address(类型指针):占用4字节(开启指针压缩)或8字节(未开启),指向该对象所属类的Klass结构(即元数据信息)。用于确定对象类型、方法分派等。
数组对象的对象头结构
数组对象比普通对象多一个字段,整体结构为:
- Mark Word(同上,8字节)
- Class Metadata Address(同上,4或8字节)
- Array Length(数组长度):固定4字节,存储int类型的数组元素个数。这是唯一能直接从对象头读取长度的Java数组特征。
不同锁状态下的Mark Word布局(关键变化点)
Mark Word是对象头中最灵活的部分,其内部结构按锁状态切换,常见布局包括:
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- 无锁状态:低3位为001,高位存hash code(延迟计算)或0;若未计算hash,则可能为0,首次调用hashCode()后写入。
- 偏向锁状态:低3位为101,接着存偏向线程ID、偏向时间戳、epoch等。
- 轻量级锁状态:低3位为000,整个字段存指向当前线程栈中Lock Record的指针。
- 重量级锁状态:低3位为010,整个字段存指向堆中ObjectMonitor对象的指针。
- GC标记状态(如CMS、G1并发标记阶段):低2位可能被复用为mark bit(如11),具体取决于GC算法和JVM版本。
影响对象头大小的几个因素
实际占用空间并非绝对固定,受以下设置直接影响:
- 是否开启指针压缩(-XX:+UseCompressedOops):开启时,类型指针占4字节;关闭则占8字节,对象头总长相应变化。
- 是否开启压缩类指针(-XX:+UseCompressedClassPointers):通常与压缩Oops联动,影响类型指针存储方式。
- JVM架构(32位 vs 64位):32位JVM下对象头整体更小(Mark Word为4字节),但主流已基本淘汰。
- 是否为数组:数组恒多4字节length字段,与是否压缩无关。
基本上就这些。对象头没有“标准不变结构”,它是一组按需复用的二进制字段,理解它的关键是抓住Mark Word的动态语义和类型指针/长度字段的静态存在。调试时可用JOL(Java Object Layout)工具打印验证具体布局。











