Java對象通過Oop來表示。Oop指的是 Ordinary Object Pointer（普通對象指針）。在 Java 創建對象實例的時候創建，用於表示對象的實例信息。也就是說，在 Java 應用程序運行中每創建一個 Java 對象，在 JVM 內部都會創建一個 Oop 對象來表示 Java 對象。
Oop涉及到的相關類的繼承關系如下圖所示。
1、oopDesc類
oopDesc的一個別名為oop，所以HotSpot中一般會使用oop來表示oopDesc類型。
oopDesc 是 所 有 的 類 名 為 xxxOopDesc 格 式 的 類 的 基 類 , 這 些 類 的 實 例 表 示 Java 對 象，所以xxxOopDesc 格式的類中會聲明一些保存 Java 對象的字段，並且也可以直接被 C++獲取。類及重要屬性的定義如下:
位置:/openjdk/hotspot/src/share/vm/oops/oop.hpp
class oopDesc {
...
private:
volatile markOop _mark;
union _metadata {
Klass* _klass;
narrowKlass _compressed_klass;
} _metadata;
...
}
Java對象內存布局主要分為header（頭部）和fields（實例字段）。header由_mark和_metadata組成。_mark字段保存了Java對象的一些信息，如GC年齡，鎖狀態等；_metadata使用聯合體（union）來聲明 ，這樣是為了在 64 位機器上能對指針進行壓縮。因為從32位平台到64位時，主要就是指針由4字節變為了8字節，所以通常64位HotSpot消耗的內存會比32位的大，造成堆內存損失，不過從JDK 1.6 update14開始，64位的JVM正式支持了-XX:+UseCompressedOops（默認開啟）。這個可以壓縮指針，起到節約內存占用的作用。
在64位系統下，存放_metadata的空間大小是8字節，_mark是8字節，對象頭為16字節。64位開啟指針壓縮的情況下，存放_metadata的空間大小是4字節，_mark是8字節，對象頭為12字節。
啟用-XX:+UseCompressedOops命令后，主要會壓縮如下的一些對象：
- 每個Class的屬性指針（靜態成員變量）；
- 每個對象的屬性指針；
- 普通對象數組的每個元素指針。
當然，壓縮也不是所有的指針都會壓縮，對一些特殊類型的指針，HotSpot是不會優化的，例如指向Metaspace的Class對象指針、本地變量、堆棧元素、入參、返回值和NULL指針不會被壓縮。
64位地址分為堆的基地址+偏移量，當堆內存小於32GB時候，在壓縮過程中，把偏移量除以8后的結果保存到32位地址。當解壓時再把32位地址放大8倍，所以啟用-XX:+UseCompressedOops命令的條件是堆內存要在4GB*8=32GB以內。具體實現方式是在機器碼中植入壓縮與解壓指令，可能會給JVM增加額外的開銷。
總結一下：
- 如果GC堆大小在4G以下，直接砍掉高32位，避免了編碼解碼過程；
- 如果GC堆大小在4G以上32G以下，則啟用-XX:+UseCompressedOops命令；
- 如果GC堆大小大於32G，壓指失效，使用原來的64位。
聯合體中定義的_klass或_compressed_klass指針指向的是Klass實例，這個Klass實例保存了Java對象的實際類型，也就是Java對象所對應的Java類。
調用header_size()函數獲取header占用的內存空間的大小，具體實現如下：
位置：/openjdk/hotspot/src/share/vm/oops/oop.inline.hpp
static int header_size() {
return sizeof(oopDesc)/HeapWordSize;
}
計算占用的字的大小，對於64位機器來說，一個字的大小為8字節，所以HeapWordSize的值為8。
Java對象的header信息可以存儲到oopDesc類中定義的_mark和_metadata屬性上，而Java對象的fields沒有在oopDesc類中定義相應的屬性來存儲，所以只能申請一定大小的空間，然后按順序進行存儲。對象字段是存放在緊跟着oopDesc實例本身占用的內存空間之后的，在獲取時只能通過偏移來取值。
opDesc 類的field_base()函數可用於獲取字段的地址，實現如下：
位置：/openjdk/hotspot/src/share/vm/oops/oop.inline.hpp
inline void* field_base(int offset) const {
return (void*)&( (char*)this )[offset];
}
offset是偏移量，計算相對於當前實例this的內存首地址的偏移量。關於在HotSpot中計算偏移量的方法在HotSpot源碼分析之C++對象的內存布局 一文中已經介紹過，這里不再介紹。
2、markOopDesc類
上面介紹oopDesc類時，可以看到定義了一個屬性_mark，而類型為markOop，其實這是markOopDesc的別名。markOopDesc類的實例可以表示Java對象頭信息的“Mark Word"，包含的信息有哈希碼、GC分代年齡、偏向鎖標記、線程持有的鎖、偏向線程ID、偏向時間戳等。
markOopDesc類的實例並不能表示一個具體的Java對象，而是通過一個字的各個位來表示Java對象的頭信息。對於32位系統來說，一個字為32位（4字節），而對於64位系統來說，一個字有64位（8字節）。由於目前64位是主流，所以筆者不在對32位的結構進行說明。
下圖表示了在Java對象不同狀態下的Mark Word各個位區間的含義。
上面每一行代表對象處於某種狀態時的樣子。其中各部分的含義如下：
- lock：2位的鎖狀態標記位，由於希望用盡可能少的二進制位表示盡可能多的信息，所以設置了lock標記。該標記的值不同，整個Mark Word表示的含義不同。biased_lock和lock一起表示了鎖的狀態；
- biased_lock：對象是否啟用偏向鎖標記，只占1個二進制位。為1時表示對象啟用偏向鎖，為0時表示對象沒有偏向鎖。lock和biased_lock共同表示對象的鎖狀態；
- age：占用4個二進制位，存儲的是Java對象的年齡。在GC中，如果對象在Survivor區復制一次，年齡增加1。當對象達到設定的閾值時，將會晉升到老年代。默認情況下，並行GC的年齡閾值為15，並發GC的年齡閾值為6。由於age只有4位，所以最大值為15，這就是-XX:MaxTenuringThreshold選項最大值為15的原因；
- identity_hashcode：占用31個二進制位，用來存儲對象的HashCode，采用延遲加載技術。調用方法System.identityHashCode()計算，並會將結果寫到該對象頭中。如果當前對象的鎖狀態為偏向鎖，由於偏向鎖沒有存儲HashCode的地方，所以調用identityHashCode()方法會造成鎖升級，而輕量級鎖和重量級鎖所指向的lock record或monitor都有存儲HashCode的空間。hashCode 只針對 identity hash code。用戶自定義的 hashCode() 方法所返回的值不存在 Mark Word 中。Identity hash code 是未被覆寫的 java.lang.Object.hashCode() 或者 java.lang.System.identityHashCode(Object) 所返回的值；
- thread：持有偏向鎖的線程ID；
- epoch：偏向鎖的時間戳；
- ptr_to_lock_record：輕量級鎖狀態下，指向棧中鎖記錄的指針；
- ptr_to_heavyweight_monitor：重量級鎖狀態下，指向對象監視器Monitor的指針。
關於鎖與鎖升級相關的內容，后續文章會詳細介紹，這里只需要大概認識一下相關的字段即可。
typedef class markOopDesc* markOop;
源代碼位置：runtime/basicLock.hpp
class BasicLock VALUE_OBJ_CLASS_SPEC {
private:
volatile markOop _displaced_header;
...
}
相關文章的鏈接如下：
1、在Ubuntu 16.04上編譯OpenJDK8的源代碼
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參考文章：
（2）JVM Anatomy Quark #23: Compressed References