一、Java对象内存模型
Java对象在内存中由三部分组成：
含类元数据指针（指向方法区的Class对象）和Mark Word（存储对象哈希码、锁状态、GC分代年龄等信息）。
若为数组对象，还包含数组长度数据。
**1，**内存模型 -- Mark Word
Mark Word是Java对象头（Object Header）的核心部分，用于存储对象运行时元数据，其结构随锁状态和GC阶段动态变化。以下是32/64位系统下的典型布局：
1），无锁状态（Normal）
| 位域 | 内容 |
|---|---|
| 25/29bit | 对象哈希码（hashCode） |
| 4bit | 对象分代年龄（GC年龄，最大15） |
| 1bit | 偏向锁标识（0表示未启用） |
| 2bit | 锁标志位（01） |
2），偏向锁（Biased）
| 位域 | 内容 |
|---|---|
| 23/54bit | 持有偏向锁的线程ID |
| 2bit | Epoch（用于批量重偏向） |
| 1bit | 偏向锁标识（1表示启用） |
| 2bit | 锁标志位（01） |
3），轻量级锁（Lightweight Lock）
| 位域 | 内容 |
|---|---|
| 30/62bit | 指向栈中锁记录的指针 |
| 2bit | 锁标志位（00） |
4），重量级锁（Heavyweight Lock）
| 位域 | 内容 |
|---|---|
| 30/62bit | 指向监视器（Monitor）的指针 |
| 2bit | 锁标志位（10） |
5），GC标记状态
| 位域 | 内容 |
|---|---|
| 30/62bit | 空（未使用） |
| 2bit | 锁标志位（11） |
关键设计原理
**1）****空间复用：**通过锁标志位（最后2bit）区分不同状态，同一存储区域在不同阶段复用2。
**2）****锁升级优化：**从无锁→偏向锁→轻量级锁→重量级锁逐步升级，减少同步开销35。
**3）GC协作：**分代年龄存储于Mark Word，配合可达性分析实现分代回收。
2，内存模型 -- Class Pointer
Class Pointer是Java对象头中的关键字段，用于指向方法区中该对象的类元数据（Class对象），其设计直接影响对象访问效率和内存占用。
核心作用
-
-
类元数据关联：存储对象所属类的类型信息（如方法表、字段表等）。
-
-
- 方法调用支持 ：通过类指针定位虚方法表（vtable）实现动态绑定。
-
- GC与反射基础：为垃圾回收和反射操作提供类结构信息。
内存布局设计：
| 场景 | 指针大小 | 说明 |
|---|---|---|
| 64位系统（默认） | 4字节(压缩) | 启用 -XX:+UseCompressedClassPointers |
| 64位系统（关闭压缩） | 8字节 | 需显式配置 -XX:-UseCompressedClassPointers |
| 32位系统 | 4字节 | 无压缩选项，固定大小 |
访问方式对比：
**1）**句柄访问
使用句柄访问，会在堆中开辟一块内存空间作为句柄池，句柄中储存了对象实例数据(属性值结构体) 的内存地址，访问类型数据的内存地址(类信息，方法类型信息)，对象实例数据一般也在heap中开辟，类型数据一般储存在方法区中。
| 优点 | 存储稳定的句柄地址，在对象被移动(gc) 时只会改变句柄中的实例数据指针，引用稳定 。 |
| 缺点 | 增加了一次指针定位的时间开销 。 |
2）直接指针访问:
直接指针访问方式指直接储存对象在heap中的内存地址，但对应的类型数据访问地址需要 在实例中存储。
| 优点 | 节省了一次指针定位的开销 |
| 缺点 | 对象移动需更新所有引用 |
3，内存模型 -- 指针压缩
1），压缩的目的：
为了保证CPU普通对象指针(oop)缓存
为了减少GC的发生，因为指针不压缩是8字节，这样在64位操作系统的堆上其他资源空间就少了。
2），压缩条件：
堆内存 ≤ 32GB（超过时压缩失效）。
默认开启，通过 -XX:+UseCompressedOops 同时压缩对象引用指针。
内存大于32G后，指针压缩失效是因为：
4G*8 = 32G。32位系统的CPU 最大支持2^32 = 4G。如果是64位系统，最大支持 2^64， 但是对其填充是按照8字节进行填充，指针压缩可以理解为在32位系统在64位上面使用，因为32位系统的CPU寻址空间最大支持4G，对其填充*8 = 32G，这就是内存>32G指针压缩失效的原因。 ####
关闭指针压缩：-XX:-UseCompressedOops
3，内存模型 -- 对齐填充
对齐填充的目的是，保证对象起始地址为8字节整数倍，提升内存访问效率。
内存对齐规则
- 32位系统默认4字节对齐，64位系统默认8字节对齐。
- 开启指针压缩（默认开启）时，对象头固定12字节，元数据指针由8字节压缩至4字节。
- 堆内存超过32GB时指针压缩失效，导致对象头膨胀。
二，JVM内存模型
- 内存模型 分为 私有区：进程计数器，虚拟机栈，本地方法栈。集线程共享区：堆和方 法区。 Java堆，是Java虚拟机管理的最大的一块内存，也是GC的主战场，里面存放的是几乎所有的对象实例和数组数据 。
堆里面分为两个区域：新生代 和 老年代，新生代放新建的对象，当经过一定GC次数之后还存活的对象会放入老生代。新生代还有 3个区域：一个Eden +两个Survivor（S0/S1）。
垃圾回收的时候会将Eden中存活的对象放到一个未使用的Survivor中，并把当前的Endn和正在使用的 Survivor清除掉。
对象创建的过程是在堆上分配着实例对象，那么对象实例的具体结构如下：
对象的创建规则
- 对象优先分配在Eden区，如果Eden区没有足够的空间时，虚拟机执行一次Minor GC。
- 大对象直接进入老年代。这样做的目的是避免在Eden区和两个Survivor区之间发生大量的内存拷贝（新生代采用复制算法收集内存）。
- 长期存活的对象进入老年代。虚拟机为每个对象定义了一个年龄计数器，如果对象经过了1次Minor GC那么对象会进入Survivor区，之后每经过一次Minor GC那么对象的年龄加1，直到达到阀值对象进入老年区。
- 动态判断对象的年龄。如果Survivor区中相同年龄的所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象可以直接进入老年代。
- 空间分配担保。每次进行Minor GC时，JVM会计算Survivor区移至老年区的对象的平均大小，如果这个值大于老年区的剩余值大小则进行一次Full GC，如果小于检查HandlePromotionFailure设置，如果true则只进行Monitor GC，如果false则进行Full GC。
三、对象死亡判定机制
1. 判定算法
1) 可达性分析（主流实现）
从 GC Roots 出发遍历引用链，未被链访问的对象标记为可回收GC Roots包括 ：
-
线程栈中的局部变量
-
方法区中类静态变量
-
JNI引用的Native对象
-
系统类加载器加载的Class对 象
(2) 引用计数法（存在缺陷）
为对象维护引用计数器，引用增加时计数+1，失效时-1
无法解决循环引用问题（如对象A与B互相引用但无外部引用）
2. 判定流程
(1) 第一次标记
对象被判定不可达后，JVM标记为“待回收”并检查是否需要执行finalize()方法：
-
若对象未覆盖
finalize()或已执行过，则直接回收 -
若有必要执行，对象进入
F-Queue队列等待Finalizer线程触发
(2) 第二次标记
finalize()执行期间若对象重新建立与GC Roots的引用链（如将this赋值给全局变量），则移出回收队列
未逃脱的对象最终被回收
3. 引用类型对回收的影响
| 引用类型 | 回收条件 | 典型应用场景 |
|---|---|---|
| 强引用 | 引用链断开即回收 | 普通对象赋值 |
| 软引用 | 内存不足时强制回收 | 缓存实现（如图片缓存） |
| 弱引用 | 下次GC必定回收 | WeakHashMap等容器 |
| 虚引用 | 仅用于跟踪对象回收状态 | NIO DirectBuffer管理 |
注意：软/弱引用需配合ReferenceQueue使用，虚引用不能单独访问对象。
四、内存泄漏典型案例
场景示例：
java
Copy Code
// 循环引用导致无法回收（即使外部引用置空）
classNode {
Object data;
Node next;
}
Nodea=newNode();
Nodeb=newNode();
a.next = b;
b.next = a;
a = b = null; // 对象仍互相引用，但已不可达:ml-citation{ref="4" data="citationList"}
排查工具：
jmap -histo 查看对象数量异常增长
MAT分析堆转储文件定位引用链
通过内存模型与可达性分析机制的结合，可精准把控对象生命周期并优化内存管理策略。