对象头是什么东西

对象头是什么东西

对象头，顾名思义，就是对象的头。对象是实例化出来的，实例化的前提是必须有类这个模板。举个不大恰当的例子，人类就是个类，你我他就是人类实例化出来的对象。我们的头，自然就是对象头。我们的头有口鼻眼耳，对象头也有一些东西，主要包含两部分：Mark Word（标记字）和Class Pointer（类指针），如果是数组对象还得再加一项Array Length（数组长度）。

　　对象头为啥要有这些东东？Mark Word用来标记运行时信息（每个对象各不相同），Class Pointer用来指向生成该对象所在的类（认祖归宗），Array Length告诉我们数组的长度。后两项简单易懂，最复杂的是这个Mark Word了，看下JVM的markWord.hpp是怎么规定它的：

// The markWord describes the header of an object. Bit-format of an object header (most significant first, big endian layout below):  32 bits:
//  --------
//             hash:25 ------------>| age:4    biased_lock:1 lock:2 (normal object)
//             JavaThread*:23 epoch:2 age:4    biased_lock:1 lock:2 (biased object)
//
//  64 bits:
//  --------
//  unused:25 hash:31 -->| unused_gap:1   age:4    biased_lock:1 lock:2 (normal object)
//  JavaThread*:54 epoch:2 unused_gap:1   age:4    biased_lock:1 lock:2 (biased object)

　它说markWord描述了对象头，采用大端点表示，markWord包含了哈希码（hash）、GC分代年龄（age)、偏向锁（biased_lock）、锁状态（lock）和用来滥竽充数的间隔位（64位里那些unused开头的字段）。32位和64位机器存储这些东东的位大小各不相同。如果对象不再是普通对象（normal object），变成了一个偏向锁（biased object），那么markWord所含内容的哈希码就变成了持有锁的线程指针（JavaThread*）、偏向时间戳（epoch），其他不变。

　　最后再说这个锁状态：

//  - the two lock bits are used to describe three states: locked/unlocked and monitor.
//
//    [ptr             | 00]  locked             ptr points to real header on stack
//    [header      | 0 | 01]  unlocked           regular object header
//    [ptr             | 10]  monitor            inflated lock (header is wapped out)
//    [ptr             | 11]  marked             used to mark an object

　    00——轻量锁，存储内容是栈帧中指向锁对象的指针（ptr）

　　01——无锁，至于是否偏向锁，需要再往前一位看，0：无锁，1：偏向锁。至于所存储之物，上面已提到：如果是普通对象（0），存储内容就是上哈希码、GC分代年龄；若是偏向锁（1），则是拥有锁的线程指针、偏向时间戳、对象分代年龄

　　10——监视器锁（moniter)，也就是重量锁，存储内容为指向锁对象的指针（ptr）

　　11——GC标记

　　好了，理论说完，下面举例说明：

　　1、l新增jar包：

       <dependency><groupId>org.openjdk.jol</groupId><artifactId>jol-core</artifactId><version>0.14</version></dependency>

2、新增测试类：

import com.wlf.springcloudgateway.javabean.HelloWorld;
import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;import urrent.TimeUnit;public class ObjectMarkWord {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {// 实例化对象HelloWorld helloWorld = HelloWorld.builder().name("wlf").build();// 1、普通对象，无锁System.out.println("普通对象：");printfObjMarkWord(helloWorld);// 2、实例化数组，打印数组对象信息，无锁System.out.println("数组对象：");String[] address = new String[]{"hangzhou", "nanjing", "shenzhen"};printfObjMarkWord(address);// 3、单线程首次加锁，轻量锁System.out.println("轻量锁：");new Thread(() -> {synchronized (helloWorld) {printfObjMarkWord(helloWorld);}}).start();TimeUnit.SECONDS.sleep(2);// 4、多个线程加锁，升级重量锁System.out.println("重量锁：");for (int i = 0; i < 2; i++) {new Thread(() -> {synchronized (helloWorld) {printfObjMarkWord(helloWorld);}}).start();}}private static void printfObjMarkWord(Object obj) {System.out.println("-------------------------");System.out.println(ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());System.out.println("-------------------------");}}

import lombok.Data;@Data
@Builder
public class HelloWorld {private String name;
}

输出结果：

普通对象：
-------------------------
com.wlf.springcloudgateway.javabean.HelloWorld object internals:OFFSET  SIZE               TYPE DESCRIPTION                               VALUE0     4                    (object header)                           01 00 00 00 (00000001 00000000 00000000 00000000) (1)4     4                    (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)8     4                    (object header)                           88 49 0e 17 (10001000 01001001 00001110 00010111) (386812296)12     4                    (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)16     8   java.lang.String HelloWorld.name                           (object)
Instance size: 24 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total-------------------------
数组对象：
-------------------------
[Ljava.lang.String; object internals:OFFSET  SIZE               TYPE DESCRIPTION                               VALUE0     4                    (object header)                           01 00 00 00 (00000001 00000000 00000000 00000000) (1)4     4                    (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)8     4                    (object header)                           20 e9 dd 16 (00100000 11101001 11011101 00010110) (383641888)12     4                    (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)16     4                    (object header)                           03 00 00 00 (00000011 00000000 00000000 00000000) (3)20     4                    (alignment/padding gap)                  24    24   java.lang.String String;.<elements>                        N/A
Instance size: 48 bytes
Space losses: 4 bytes internal + 0 bytes external = 4 bytes total-------------------------
轻量锁：
-------------------------
com.wlf.springcloudgateway.javabean.HelloWorld object internals:OFFSET  SIZE               TYPE DESCRIPTION                               VALUE0     4                    (object header)                           60 f4 05 1a (01100000 11110100 00000101 00011010) (436597856)4     4                    (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)8     4                    (object header)                           88 49 0e 17 (10001000 01001001 00001110 00010111) (386812296)12     4                    (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)16     8   java.lang.String HelloWorld.name                           (object)
Instance size: 24 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total-------------------------
重量锁：
-------------------------
com.wlf.springcloudgateway.javabean.HelloWorld object internals:OFFSET  SIZE               TYPE DESCRIPTION                               VALUE0     4                    (object header)                           ca da 66 17 (11001010 11011010 01100110 00010111) (392616650)4     4                    (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)8     4                    (object header)                           88 49 0e 17 (10001000 01001001 00001110 00010111) (386812296)12     4                    (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)16     8   java.lang.String HelloWorld.name                           (object)
Instance size: 24 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total-------------------------
-------------------------
com.wlf.springcloudgateway.javabean.HelloWorld object internals:OFFSET  SIZE               TYPE DESCRIPTION                               VALUE0     4                    (object header)                           ca da 66 17 (11001010 11011010 01100110 00010111) (392616650)4     4                    (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)8     4                    (object header)                           88 49 0e 17 (10001000 01001001 00001110 00010111) (386812296)12     4                    (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)16     8   java.lang.String HelloWorld.name                           (object)
Instance size: 24 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total-------------------------Process finished with exit code 0

我本机是64位的，所以markWord、class pointer、array length都是8字节：

　有锁、无锁，看标黄的00、01，是否偏向锁，看标红的那一位。同一个对象的class pointer是一致的，从标黄处也能看出来。普通对象是无锁(01)的，首次加锁后变成了轻量锁(00，为啥不是偏向锁？参见)。接着再另起两个线程竞争锁，原来的轻量锁膨胀为重量锁。这里有个问题：为啥偏向锁没有出来冒泡