HotSpot JVM中Klass/oopDesc/oop的作用与关系

Klass的继承关系图

oopDesc的继承关系图

oop与oopDesc的关系图

JVM中，Klass代表一个Java类，oopDesc代表一个Java对象（其实只代表其头部信息），oop代表一个指向oopDesc的指针（即指向Java对象的指针）。

Klass的子类中，InstanceKlass代表一个普通的Java类（比如我们自定义的一个Java类），ArrayKlass代表数组类型的Java类（该Java类是JVM内部自动创建的，由数组维数和数组基础类型唯一确定）。

InstanceKlass的子类中，InstanceClassLoaderKlass代表的Java类是java.lang.ClassLoader，InstanceMirroKlass代表的Java类是java.lang.Class，InstanceRefKlass代表的Java类是java.lang.ref.Reference及其子类。由于JVM内部会对这三个Java类做特殊处理，所以内部也提取出了对应的InstanceKlass类。

ArrayKlass的子类中，TypeArrayKlass代表的是Java基础数据类型的一维数组所对应的类，比如int[].class、long[].class等，ObjArrayKlass代表的是对象类型的数组所对应的类，比如String[].class、Object[][].class等。这里需要特殊指出的是，int[]数组在Java内部其实也是一个Java对象，所以int[][].class对应的Klass是ObjArrayKlass，而不是TypeArrayKlass。

oopDesc的子类中，arrayOopDesc代表的是数组类型的对象，InstanceOopDesc代表的是普通Java类的对象，markOopDesc并不是代表一个Java对象，它只是因为历史原因被放到了这个继承关系里。

arrayOopDesc的子类中，objArrayOopDesc代表的是对象类型的数组，typeArrayOopDesc代表的是Java基础数据类型的一维数组。

当JVM加载或定义一个Java类时，它会在内部创建一个对应的Klass对象，用来存放该Java类的各种信息。而在该Klass对象创建过程中，它同时也会计算该Klass对象对应的Java类所创建的Java对象需要多大内存空间，该计算结果会被保存到Klass对象中的_layout_helper字段中，这样当运行时需要创建Java对象时，直接根据这个字段的值分配一块内存就好了。

InstanceKlass的计算规则大体上是 sizeof(instanceOopDesc) + 父类中非静态字段占用内存大小 + 该类中非静态字段占用内存大小。

ArrayKlass的计算规则大体上是 sizeof(arrayOopDesc) + sizeof(int) 用来存放数组长度 + 要分配的数组长度 * 数组元素所占内存大小。

InstanceMirrorKlass因为对应的Java类是java.lang.Class，所以它的计算规则很特殊，我们这里详细描述下。

首先，我们来想下创建java.lang.Class对象的用途是什么？

对，用来存放有关类的一些信息，比如类名等。

那什么时候需要创建它呢？

在类被加载或定义的时候，也就是在创建Klass对象的时候。

那既然已经有Klass对象了，为什么还要创建个java.lang.Class类型的Java对象呢？

因为Java对象有个getClass方法，需要返回其所属类对应的Java对象，这样可以在Java程序中获取Java类相关信息。

那这个java.lang.Class对象会有什么字段呢？

该对象会包含java.lang.Class类及其父类里所有非静态字段。

还包括其他字段吗？

还包括发起创建该对象对应的Java类中静态字段。

通过以上几个问答，现在我们可以比较清楚的知道，在Java类加载或定义过程中，会创建一个Klass对象，作为该Java类在JVM内部的代表，同时也会创建一个java.lang.Class类型的Java对象，作为该Java类在Java程序内的代表（该对象会被保存在Klass对象的_java_mirror字段中）。而这个java.lang.Class对象包含的字段为java.lang.Class类及其父类里所有非静态字段，加上发起创建该java.lang.Class对象对应的Java类中静态字段。

综上，InstanceMirrorKlass对象占用内存大小的计算规则大体上为：sizeof(instanceOopDesc) + java.lang.Class父类中非静态字段占用内存大小 + java.lang.Class类中非静态字段占用内存大小 + 发起创建该对象对应的Java类中静态字段占用内存大小。

创建普通Java对象对应的字节码为 new，对应的oop为instanceOop。

创建Java基础数据类型的一维数组对应的字节码为 newarray，对应的oop为typeArrayOop。

创建其他类型的一维数组或多维数组（该多维数组只有第一维指定了长度）对应的字节码为 anewarray，对应的oop为ObjArrayOop。

创建多维数组并且每一维都指定了具体长度对应的字节码为 multianewarray，对应的oop为ObjArrayOop。