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  • 对象头包括什么

    2021-04-05 15:01:03
  • Java对象的对象头到底是什么

    千次阅读 2020-08-17 14:54:58
    HotSpot虚拟机的对象头(Object Header)包括两部分信息,第一部分用于存储对象自身的运行时数据, 如哈希码(HashCode)、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等等,这部分数据的长度在32...

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    一,对象头

    1,Mark Word

    2,指向类的指针

    3,数组长度

    二,实例数据

    三,对齐填充字节


    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)

     

    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。

     

    一:对象头

    HotSpot虚拟机中,对象在内存中存储的布局可以分为三块区域:对象头(Header)、实例数据(Instance Data)和对齐填充(Padding)。  

    HotSpot虚拟机的对象头(Object Header)包括两部分信息,第一部分用于存储对象自身的运行时数据, 如哈希码(HashCode)、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等等,这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机(暂 不考虑开启压缩指针的场景)中分别为32个和64个Bits,官方称它为“Mark Word”。

    对象需要存储的运行时数据很多,其实已经超出了32、64位Bitmap结构所能记录的限度,但是对象头信息是与对象自身定义的数据无关的额 外存储成本,考虑到虚拟机的空间效率,Mark Word被设计成一个非固定的数据结构以便在极小的空间内存储尽量多的信息,它会根据对象的状态复用自己的存储空间。例如在32位的HotSpot虚拟机 中对象未被锁定的状态下,Mark Word的32个Bits空间中的25Bits用于存储对象哈希码(HashCode),4Bits用于存储对象分代年龄,2Bits用于存储锁标志 位,1Bit固定为0,在其他状态(轻量级锁定、重量级锁定、GC标记、可偏向)下对象的存储内容如下表所示。  

    对象头的另外一部分是类型指针,即是对象指向它的类的元数据的指针,虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。并不是所有的虚拟机实现都必须在对象数据上保留类型指针,换句话说查找对象的元数据信息并不一定要经过对象本身。另外,如果对象是一个Java数组,那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据,因为虚拟机可以通过普通Java对象的元数据信息确定Java对象的大小,但是从数组的元数据中无法确定数组的大小。  

     

    这里要特别关注的是锁标志位,  锁标志位与是否偏向锁对应到唯一的锁状态。

    所以锁的状态保存在对象头中,所以再理解

     

    1. Synchronized锁的到底是什么, 锁住的是代码还是对象)(答案锁的是对象)?
    2.  java中锁,锁的是对象,它是怎么实现的?

     

    这两个问题,就好懂了!

     

    二:锁的状态

    锁的状态总共有四种:无锁状态、偏向锁、轻量级锁和重量级锁。随着锁的竞争,锁可以从偏向锁升级到轻量级锁,再升级的重量级锁(但是锁的升级是单向的,也就是说只能从低到高升级,不会出现锁的降级)。JDK 1.6中默认是开启偏向锁和轻量级锁的,我们也可以通过-XX:-UseBiasedLocking来禁用偏向锁。

     

    1、轻量级锁的加锁过程

      (1)在代码进入同步块的时候,如果同步对象锁状态为无锁状态(锁标志位为“01”状态,是否为偏向锁为“0”),虚拟机首先将在当前线程的栈帧中建立一个名为锁记录(Lock Record)的空间,用于存储锁对象目前的Mark Word的拷贝,官方称之为 Displaced Mark Word。这时候线程堆栈与对象头的状态如图2.1所示。

      (2)拷贝对象头中的Mark Word复制到锁记录中。

      (3)拷贝成功后,虚拟机将使用CAS操作尝试将对象的Mark Word更新为指向Lock Record的指针,并将Lock record里的owner指针指向object mark word。如果更新成功,则执行步骤(4),否则执行步骤(5)。

      (4)如果这个更新动作成功了,那么这个线程就拥有了该对象的锁,并且对象Mark Word的锁标志位设置为“00”,即表示此对象处于轻量级锁定状态,这时候线程堆栈与对象头的状态如图2.2所示。

      (5)如果这个更新操作失败了,虚拟机首先会检查对象的Mark Word是否指向当前线程的栈帧,如果是就说明当前线程已经拥有了这个对象的锁,那就可以直接进入同步块继续执行。否则说明多个线程竞争锁,轻量级锁就要膨胀为重量级锁,锁标志的状态值变为“10”,Mark Word中存储的就是指向重量级锁(互斥量)的指针,后面等待锁的线程也要进入阻塞状态。 而当前线程便尝试使用自旋来获取锁,自旋就是为了不让线程阻塞,而采用循环去获取锁的过程。

     

      图2.1 轻量级锁CAS操作之前堆栈与对象的状态

     

    图2.2 轻量级锁CAS操作之后堆栈与对象的状态

     

     

    三、偏向锁

      引入偏向锁是为了在无多线程竞争的情况下尽量减少不必要的轻量级锁执行路径,因为轻量级锁的获取及释放依赖多次CAS原子指令,而偏向锁只需要在置换ThreadID的时候依赖一次CAS原子指令(由于一旦出现多线程竞争的情况就必须撤销偏向锁,所以偏向锁的撤销操作的性能损耗必须小于节省下来的CAS原子指令的性能消耗)。上面说过,轻量级锁是为了在线程交替执行同步块时提高性能,而偏向锁则是在只有一个线程执行同步块时进一步提高性能。

    1、偏向锁获取过程:

      (1)访问Mark Word中偏向锁的标识是否设置成1,锁标志位是否为01——确认为可偏向状态。

      (2)如果为可偏向状态,则测试线程ID是否指向当前线程,如果是,进入步骤(5),否则进入步骤(3)。

      (3)如果线程ID并未指向当前线程,则通过CAS操作竞争锁。如果竞争成功,则将Mark Word中线程ID设置为当前线程ID,然后执行(5);如果竞争失败,执行(4)。

      (4)如果CAS获取偏向锁失败,则表示有竞争。当到达全局安全点(safepoint)时获得偏向锁的线程被挂起,偏向锁升级为轻量级锁,然后被阻塞在安全点的线程继续往下执行同步代码。

      (5)执行同步代码。

    2、偏向锁的释放:

      偏向锁的撤销在上述第四步骤中有提到。偏向锁只有遇到其他线程尝试竞争偏向锁时,持有偏向锁的线程才会释放锁,线程不会主动去释放偏向锁。偏向锁的撤销,需要等待全局安全点(在这个时间点上没有字节码正在执行),它会首先暂停拥有偏向锁的线程,判断锁对象是否处于被锁定状态,撤销偏向锁后恢复到未锁定(标志位为“01”)或轻量级锁(标志位为“00”)的状态。

    3、重量级锁、轻量级锁和偏向锁之间转换

    该图主要是对上述内容的总结,如果对上述内容有较好的了解的话,该图应该很容易看懂。

     

     

     

    参考资料:

    https://blog.csdn.net/lkforce/article/details/81128115?utm_medium=distribute.pc_aggpage_search_result.none-task-blog-2~all~first_rank_v2~rank_v25-2-81128115.nonecase&utm_term=java%E5%AF%B9%E8%B1%A1%E5%A4%B4%E6%98%AF%E4%BB%80%E4%B9%88

          http://blog.csdn.NET/u010723709/article/details/50341631

          http://www.cnblogs.com/paddix/p/5405678.html

          http://www.cnblogs.com/lingepeiyong/archive/2012/10/30/2745973.html

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  • Java的对象头和对象组成详解

    万次阅读 多人点赞 2018-07-20 10:46:47
    一,对象头 1,Mark Word 2,指向类的指针 3,数组长度 二,实例数据 三,对齐填充字节 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...

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    一,对象头

    1,Mark Word

    2,指向类的指针

    3,数组长度

    二,实例数据

    三,对齐填充字节


    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)

     

    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。

     

    以上。

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  • 2020-05-03:对象头具体包括什么

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    福哥口诀法:标类长(对象头:markword标记字、klass类型指针、数组长度(仅限于数组))

    无偏轻重G(锁状态:无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁、GC标记)

    未哈未年标,25 31 1 (64位无锁情况:未使用25、hashcode31、未使用1、年龄4、偏向标志1)
    线时未年标,54和2 1(64位偏向锁情况:线程id54、偏向时间戳2、未使用1、年龄4、偏向标志1)

    哈年标25 (32位无锁情况:hashcode25、年龄4、偏向标志1)
    线时年标23 2 (32位偏向锁情况:线程id23、偏向时间戳2、年龄4、偏向标志1)

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  • JVM —— Object Header(对象头

    千次阅读 2016-03-20 22:27:10
    HotSpot 虚拟机的对象头包括两部分信息:Mark Word(标记字段)和 Klass Pointer(类型指针)...
  • 对象头信息Object Header

    千次阅读 2018-08-21 21:19:41
    备注:配合java中的锁,以及jvm创建对象的具体过程,tlab等知识联系观看 tlab:https://blog.csdn.net/xiaomingdetianxia/article/details/77688945 ... HotSpot 虚拟机的对象头包括两部分信息:Mark Wo...

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