Simple Java—Compiler and JVM（一）Java对象运行时的内存结构

Translate from What do Java objects look like in memory during run-time?

Java对象运行时在内存中是什么样？

我们都知道，函数被调用时，在内存里是用栈来存储它的活动记录的。而Java中，方法被调用时是用JVM Stack（JVM栈）中的栈帧来存储，对象则被分配在堆空间中。

那么，Java对象在堆中是什么样的呢？一旦一个对象被加载进了内存，它就是一连串的二进制。

我们去哪里找对象中指定的域呢？在方法区（method area）中有一个内部表存放了所有域的起始位置。

下面是一个类”Base”(B)堆内存布局的例子。这个类中没有定义任何方法，方法在堆中如何存放的我们会在后面一段讲。



假设我们有另外一个”Derived”(D)类，继承了”Base”类。它的堆内存布局如下：



子类和父类一样有着同样的内存布局，除了子类需要多的空间来存放新的域外。这样布局的好处在于，当Base父类的指针指向Derived子类对象时，我们仍然可以在内存布局的起始处看到“父类对象”。因此，通过Base父类引用对Derived子类对象进行的操作可以保证是安全的；也不需要在运行时，动态的检查Base父类引用实际指向的类型。

按照这种逻辑，方法也可以放在对象空间的开头。



但是，这种方法非常没有效率。如果一个类有许多方法（例如100个），那么每个对象就需要100个指针，也就是每个对象需要100个放置指针的空间。这会使创建对象变得更慢，空间更大。

更优化的方法是，创建一个虚拟方法表（vtable），里面放置这个类所有成员函数的指针。这样，每个类只需要创建一个空间来放置这个vtable的指针。



参考：

1. Stanford Compilers Lectures

2. JVM

译者补充：

其实本篇就是动态绑定的原理，扩展可看:

JAVA动态绑定的内部实现机制

Java中的静态绑定和动态绑定详细介绍