JVM内存模型中对象的组成结构

最新推荐文章于 2025-04-04 23:39:01 发布

临安_大大白

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分类专栏： Java 文章标签： java jvm

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本文详细介绍了JVM中对象的组成结构，包括对象头、实例数据和对齐填充三部分，并深入探讨了对象头中MarkWord的不同锁状态及其转换过程。

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JVM内存模型中对象的组成结构

在Java内存中，Java对象由三个部分组成：对象头、实例数据、对齐填充。下面依次来讲下这三个部分。

一、对象头

对象头的组成部分如下图所示：
在这里插入图片描述

1、MarkWorld（运行时元数据）

在这里插入图片描述
（1）哈希值
它是一个地址，用于栈对堆空间中对象的引用指向，不然栈是无法找到堆中对象的

（2）GC分代年龄
记录幸存者区对象被GC之后的年龄age，一般age为15（阈值为15的原因是因为age只有4位最大就可以将阈值设置15）之后下一次GC就会直接进入老年代，要是还没有等到年龄为15，幸存者区就满了怎么办，那就下一次GC就将大对象或者年龄大者直接进入老年代。

（3）锁状态标志
记录一些加锁的信息(我们都是使用加锁的话，在底层是锁的对象，而不是锁的代码，锁对象的话，那会改变什么信息来表示这个对象被改变了呢？也就是怎么才算加锁了呢？

答案：就是改变这个对象的对象头的锁信息来标识已经加锁，下一个线程来获取是获取不到的，底层是通过比对当前的线程的那个值与它所期望的值是否相同，这时候一直自旋直到与期望值相同，相同就获取到锁，反之则进入到阻塞队列等待，这个机制叫做CAS，比较并交换–这是偏向锁的原理)

在这里插入图片描述
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：

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、Class Point（类型指针）

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

真实记录一个对象包含的数据，比如说一个person对象，里面可能包含年龄、性别、身高等等

其中数据为字符串的，要引用到字符串常量池。

三、对齐填充

填充部分仅起到占位符的作用, 原因是HotSpot要求对象起始地址必须是8字节的整数，假如不是，就采用对齐填充的方式将其补齐8字节整数倍，那么为什么是8呢？原因是64位机器能被8整除的效率是最高的。

四、补充

查看对象的对象头信息：

导入依赖：

    <dependency>
      <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
      <artifactId>jol-core</artifactId>
      <version>0.11</version>
    </dependency>

使用：

System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());

在这里插入图片描述