1. 概述
本文将深入探讨 HotSpot JVM 是如何存储数组长度的，以及它在内存中的具体位置。
需要明确的是，JVM 运行时数据区的内存布局 并不在 JVM 规范中强制定义，而是由具体实现者自行决定（参考 JVM 规范）。这意味着不同的 JVM 实现可能采用完全不同的对象和数组内存布局策略。
本文聚焦于一个特定实现：HotSpot JVM。后续内容中，“JVM”一词如无特别说明，均指 HotSpot JVM。
2. 依赖准备
要查看 JVM 中数组的实际内存布局，我们将使用 Java Object Layout（简称 JOL）工具。它是 OpenJDK 提供的轻量级分析工具，能精准展示对象在堆中的分布。
需要引入以下 Maven 依赖：
<dependency>
<groupId>org.openjdk.jol</groupId>
<artifactId>jol-core</artifactId>
<version>0.10</version>
</dependency>
3. 数组长度的存储位置
✅ 核心结论：HotSpot JVM 将数组长度直接存储在对象头（Object Header）中。
HotSpot 使用一种叫 OOP（Ordinary Object Pointer） 的数据结构来表示对象指针。对于数组，它使用一种特殊的 OOP 类型 —— arrayOop。每个 arrayOop 的对象头包含以下三部分：
- Mark Word：用于存储哈希码、GC 分代信息、锁状态等
- Klass Word：指向类元数据（Klass）的指针
- Array Length：4 字节的数组长度字段
⚠️ 注意：长度字段固定为 4 字节，这意味着数组最大长度受限于 Integer.MAX_VALUE（2^31 - 1），这也是为什么 Java 数组长度不能超过 int 范围的根本原因。
验证实例
我们通过 JOL 工具打印一个 int[42] 的内存布局：
int[] ints = new int[42];
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(ints).toPrintable());
输出结果如下：
[I object internals:
OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE
0 4 (object header) 01 00 00 00 (00000001 00000000 00000000 00000000) (1) # mark
4 4 (object header) 00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0) # mark
8 4 (object header) 6d 01 00 f8 (01101101 00000001 00000000 11111000) (-134217363) #klass
12 4 (object header) 2a 00 00 00 (00101010 00000000 00000000 00000000) (42) # array length
16 168 int [I.<elements> N/A
Instance size: 184 bytes
🔍 关键点解析：
- OFFSET 0-7：Mark Word（8 字节，64位 JVM 下通常拆成两个 4 字节）
- OFFSET 8-11：Klass Word（4 字节）
- OFFSET 12-15：✅ Array Length（4 字节），值为 42
- OFFSET 16 起：数组元素区，每个
int占 4 字节，42 个共 168 字节 - 总大小 184 字节 = 16（对象头）+ 168（元素）
这个布局清晰地证明了：数组长度是对象头的一部分，紧跟在 klass word 之后。
小结：内存布局结构
+---------------------+
| Mark Word (8B) |
+---------------------+
| Klass Word (4B) |
+---------------------+
| Array Length (4B) | ← 长度就在这！
+---------------------+
| Element[0] (4B) |
| Element[1] (4B) |
| ... |
| Element[41] (4B) |
+---------------------+
这种设计简单粗暴但高效 —— 获取数组长度只需一次内存偏移访问，无需遍历或额外计算。
4. 总结
- ✅ HotSpot JVM 将数组长度作为对象头的一部分，存储在
arrayOop结构中 - ✅ 长度字段占 4 字节，类型为
int，因此最大长度为Integer.MAX_VALUE - ✅ 使用 JOL 工具可直观验证内存布局，是分析 JVM 底层机制的利器
- ❌ 不要误以为长度是通过方法计算或存在单独字段中 —— 它是 JVM 层面的元数据
所有示例代码均可在 GitHub 获取：https://github.com/eugenp/tutorials/tree/master/core-java-modules/core-java-jvm-2