JVM内部锁升级过程（偏向锁，轻量级锁，重量级锁）

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已于 2022-07-05 20:07:58 修改 · 2.8k 阅读

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#java #开发语言

于 2022-05-30 23:37:41 首次发布

本文深入探讨JVM中对象内存布局，详细讲解了从对象创建到加锁过程，重点阐述了偏向锁、轻量级锁、自旋锁和重量级锁的工作原理及升级流程，包括为何从JDK15开始默认关闭偏向锁的原因。通过实例代码展示了锁的升级过程，最后总结了Synchronized的实现方式和监视器锁的概念。

对象在内存中是如何布局的

在聊到对象加锁这个话题，那就必须先聊聊对象在内存中的布局，你知道一个对象在内存中是如何布局的吗？一个对象new出来以后，它在内存中主要分为一下四个部分：

markword	这部分就是加锁的核心，占8个字节
klass pointer	记录指向对象class文件的指针，占4个字节
instance data	对象变量数据
padding	对其数据，在64位版本虚拟机规范中要求对象大小必须是8的倍数，不足部分使用padding补齐

final Object monitor = new Object();  这个monitor 在内存中的大小是多少字节呢？答案是16个字节，8+4+0=12，12不能不8整除，所以补齐后的大小为16；

OFF  SZ   TYPE DESCRIPTION               VALUE
  0   8        (object header: mark)     0x0000000000000005 (biasable; age: 0)
  8   4        (object header: class)    0xf80001e5
 12   4        (object alignment gap)

如何查看对象在内存中的布局

我们可以通过JOL(Java Object Layout）来查看对象在内存中的布局；

       <dependency>
            <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
            <artifactId>jol-core</artifactId>
            <version>0.16</version>
        </dependency>

public static void main(String[] args) {
         //JKD8延迟4S开启偏向锁
        Thread.sleep(5000);
        
        final Object monitor = new Object();
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(monitor).toPrintable());
}

这个代码的运行结果就是上文中的布局信息。

markword数据结构

在上文中提到markword是对象加锁的核心，那么这部分数据的结果是什么样子呢？下面就来介绍一下markword数据结构；这也一些大厂面试中经常会遇到的部分。

锁状态	56 bit	1bit	4bit	1bit	2bit
锁状态		1bit	4bit	是否偏向锁	锁状态
无锁		unused 25bit	hashcode 31bit		unused	分代年龄	0	01
偏向锁		线程ID		epoch 2bit	unused	分代年龄	1	01
轻量级锁	指向战中锁记录的指针				00
重量级锁	指向互斥锁的指针				10
GC					11

加锁后发生了什么

聊完了JOL以后，我们来看看对象加锁后到底发生了什么？我们通过如下一段代码来看看：

 public static void main(String[] args) {
         final Object obj = new Object();
        System.out.println("启动后对象布局：\n" + ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());
        //JKD8延迟4S开启偏向锁
        Thread.sleep(5000);
        //可偏向 101
        final Object monitor = new Object();
        System.out.println("延迟5秒后对象布局：\n" + ClassLayout.parseInstance(monitor).toPrintable());
        //偏向锁
        synchronized (monitor) {
            System.out.println("对象加锁后的布局：\n" + ClassLayout.parseInstance(monitor).toPrintable());
        }
        System.out.println("对象释放锁后的布局：\n" + ClassLayout.parseInstance(monitor).toPrintable());
     }

输出的结果是：

启动后对象布局：
java.lang.Object object internals:

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