深入讲解Java的对象头与对象组成

 更新时间:2022年02月07日 09:58:15   作者:lkforce  
由于Java面向对象的思想,在JVM中需要大量存储对象,存储时为了实现一些额外的功能,需要在对象中添加一些标记字段用于增强对象功能,这些标记字段组成了对象头,下面这篇文章主要给大家介绍了关于Java对象头与对象组成的相关资料,需要的朋友可以参考下

Java对象保存在内存中时,由以下三部分组成:

1,对象头

2,实例数据

3,对齐填充字节

一,对象头

java的对象头由以下三部分组成:

1,Mark Word

2,指向类的指针

3,数组长度(只有数组对象才有)

对象头分为三个部分:

一、Mark Word部分,从名字就能知道它是一个记录和描述对象的部分。这也是我接下来主要讲解的部分,因为其他的内容,基本没有多大的变化情况。占八字节内存。

二、类型指针部分,也叫元数据指针什么的,主要是存储元数据的地址,对于对象的类型信息,指向方法区的类信息部分,对于对象的成员变量部分,基本类型就指向方法区的运行时常量池,String类型指向在jdk1.7之后从方法区移到堆区的字符串常量池,其他的对象类型,则指向堆区的对象存储地址。占八字节内存,jvm有默认开启指针压缩,因为发现类型指针部分用不了64位那么多,所以被指针压缩后,成为了四字节,指针压缩的原理,这里我就不说了,非本文重点。

三、数组数据部分,专门用来存储数组数据。

1,Mark Word

Mark Word记录了对象和锁有关的信息,当这个对象被synchronized关键字当成同步锁时,围绕这个锁的一系列操作都和Mark Word有关。

Mark Word在32位JVM中的长度是32bit,在64位JVM中长度是64bit。

Mark Word在不同的锁状态下存储的内容不同,在32位JVM中是这么存的:

锁状态

25bit

4bit

1bit

2bit

23bit

2bit

是否偏向锁

锁标志位

无锁

对象的HashCode

分代年龄

0

01

偏向锁

线程ID

Epoch

分代年龄

1

01

轻量级锁

指向栈中锁记录的指针

00

重量级锁

指向重量级锁的指针

10

GC标记

11

其中无锁和偏向锁的锁标志位都是01,只是在前面的1bit区分了这是无锁状态还是偏向锁状态。

JDK1.6以后的版本在处理同步锁时存在锁升级的概念,JVM对于同步锁的处理是从偏向锁开始的,随着竞争越来越激烈,处理方式从偏向锁升级到轻量级锁,最终升级到重量级锁。

JVM一般是这样使用锁和Mark Word的:

1,当没有被当成锁时,这就是一个普通的对象,Mark Word记录对象的HashCode,锁标志位是01,是否偏向锁那一位是0。

2,当对象被当做同步锁并有一个线程A抢到了锁时,锁标志位还是01,但是否偏向锁那一位改成1,前23bit记录抢到锁的线程id,表示进入偏向锁状态。

3,当线程A再次试图来获得锁时,JVM发现同步锁对象的标志位是01,是否偏向锁是1,也就是偏向状态,Mark Word中记录的线程id就是线程A自己的id,表示线程A已经获得了这个偏向锁,可以执行同步锁的代码。

4,当线程B试图获得这个锁时,JVM发现同步锁处于偏向状态,但是Mark Word中的线程id记录的不是B,那么线程B会先用CAS操作试图获得锁,这里的获得锁操作是有可能成功的,因为线程A一般不会自动释放偏向锁。如果抢锁成功,就把Mark Word里的线程id改为线程B的id,代表线程B获得了这个偏向锁,可以执行同步锁代码。如果抢锁失败,则继续执行步骤5。

5,偏向锁状态抢锁失败,代表当前锁有一定的竞争,偏向锁将升级为轻量级锁。JVM会在当前线程的线程栈中开辟一块单独的空间,里面保存指向对象锁Mark Word的指针,同时在对象锁Mark Word中保存指向这片空间的指针。上述两个保存操作都是CAS操作,如果保存成功,代表线程抢到了同步锁,就把Mark Word中的锁标志位改成00,可以执行同步锁代码。如果保存失败,表示抢锁失败,竞争太激烈,继续执行步骤6。

6,轻量级锁抢锁失败,JVM会使用自旋锁,自旋锁不是一个锁状态,只是代表不断的重试,尝试抢锁。从JDK1.7开始,自旋锁默认启用,自旋次数由JVM决定。如果抢锁成功则执行同步锁代码,如果失败则继续执行步骤7。

7,自旋锁重试之后如果抢锁依然失败,同步锁会升级至重量级锁,锁标志位改为10。在这个状态下,未抢到锁的线程都会被阻塞。

2,指向类的指针

该指针在32位JVM中的长度是32bit,在64位JVM中长度是64bit。

Java对象的类数据保存在方法区。

3,数组长度

只有数组对象保存了这部分数据。

该数据在32位和64位JVM中长度都是32bit。

二,实例数据

对象的实例数据就是在java代码中能看到的属性和他们的值。

三,对齐填充字节

因为JVM要求java的对象占的内存大小应该是8bit的倍数,所以后面有几个字节用于把对象的大小补齐至8bit的倍数,没有特别的功能。

总结

到此这篇关于Java对象头与对象组成的文章就介绍到这了,更多相关Java对象头与对象组成内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

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