JUC并发编程与源码分析笔记11-Java对象内存布局和对象头

原创

qq59ce45caba461 2023-04-03 16:44:22 博主文章分类：JUC并发编程与源码分析 ©著作权

文章标签 JUC sed 数据 Java 文章分类 Python 后端开发

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先从阿里及其它大厂面试题说起

你觉得目前面试，你还有那些方面理解的比较好，我没问到的，我说了juc和jvm以及同步锁机制
那先说juc吧，说下aqs的大致流程
cas自旋锁，是获取不到锁就一直自旋吗?cas和synchronized区别在哪里，为什么cas好，具体优势在哪里，我说cas避免cpu切换线程的开销，又问我在自旋的这个线程能保证一直占用cpu吗?假如cpu放弃了这个线程，不是还要带来线程再次抢占cpu的开销
synchronized底层如何实现的，实现同步的时候用到cas了吗?具体哪里用到了
我说上个问题的时候说到了对象头，问我对象头存储哪些信息，长度是多少位存储

Object object = new Object()谈谈对这句话的理解，一般而言JDK8默认情况下，new一个对象占用多少内存空间

位置所在：JVM里的堆：新生区：伊甸园区。
构成布局：对象头+对象体

对象在堆内存中布局

权威定义

在HotSpot虚拟机里，对象在堆内存中的存储布局可以划分为三个部分：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。

对象在堆内存中存储布局

对象头

对象标记Mark Word

默认存储对象的HashCode、分代年龄和锁标志位等信息，这些信息都是与对象自身定义无关的数据，所以MarkWord被设计成一个非固定的数据结构以便在极小的空间内存存储尽量多的数据。它会根据对象的状态复用自己的存储空间，也就是说在运行期间MarkWord里存储的数据会随着锁标志位的变化而变化。

存储内容	标志位	状态
对象哈希码、对象分代年龄	01	未锁定
指向锁记录的指针	00	轻量级锁定
指向重量级锁的指针	10	膨胀（重量级锁定）
空，不需要记录信息	11	GC标记
偏向线程ID、偏向时间戳、对象分代年龄	01	可偏向

锁状态	25bit	31bit	1bit	4bit	1bit	2bit
锁状态			cms_free	分代年龄	偏向锁	锁标志位
无锁	unused	hashCode			0	01
偏向锁	ThreadID(54bit) Epoch(2bit)	ThreadID(54bit) Epoch(2bit)			1	01

类元信息（类型指针）

存储指向该对象类元数据的首地址，用于找到类元信息，虚拟机通过这个指针确定这个对象是哪个类的实例

对象长度

在64位操作系统中，Mark Word占8个字节，类型指针占了8个字节，一共是16个字节。

实例数据

存放类的属性数据信息，包括父类属性。

对齐填充

虚拟机要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，方便JVM寻址。

官网理论

OpenJDK OpenJDK

再说对象头的Mark Word

JUC并发编程与源码分析笔记11-Java对象内存布局和对象头_数据

对象布局、GC回收和后面的锁升级就是对象标记MarkWord里标志位的变化。

聊聊Object object = new Object()

JOL证明

JOL官网 JOL：Java Object Layout：用于分析对象在JVM的大小和分布。

代码

pom坐标

<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
    <artifactId>jol-core</artifactId>
    <version>0.9</version>
</dependency>

import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;
import org.openjdk.jol.vm.VM;

public class JOLDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(VM.current().details());
        Object object = new Object();// 16 bytes
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable());
        MyObject myObject = new MyObject();
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(myObject).toPrintable());
    }
}

class MyObject {
    int id;
    String name;
}

GC年龄采用4位bit存储，最大为15，例如MaxTenuringThreshold参数默认值就是15

尝试添加VM options：-XX:MaxTenuringThreshold=16，再次启动程序，发现启动报错了，因为64位虚拟机上，对象分代年龄存储空间是4bit，最大值也就是15。

尾巴参数说明

在cmd窗口里，输入java -XX:+PrintCommandLineFlags -version，可以看到这些信息。

-XX:InitialHeapSize=265024128 -XX:MaxHeapSize=4240386048 -XX:+PrintCommandLineFlags -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:-UseLargePagesIndividualAllocation -XX:+UseParallelGC
java version "1.8.0_231"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_231-b11)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.231-b11, mixed mode)

其中-XX:+UseCompressedClassPointers表示开启了指针压缩。
如果想要关闭指针压缩，可以在VM options里配置：-XX:-UseCompressedClassPointers，表示关闭指针压缩。
在开启指针压缩的时候，类型指针占4个字节，关闭指针压缩后，类型指针占8个字节。
默认配置，开启了指针压缩，一个对象就是8(对象标记)+4(压缩后的类型指针)+4(对齐填充)=16个字节。
手动关闭了指针压缩，一个对象就是8(对象标记)+8(未压缩的类型指针)=16个字节。