上一篇文章中我們從HotSpot的源碼入手，介紹了Java的對象模型。這一篇文章在上一篇文章的基礎(chǔ)上再來介紹一下Java的對象頭。主要介紹一下對象頭的作用，結(jié)構(gòu)以及他和鎖的關(guān)系。

Java對象模型回顧與勘誤

在上一篇文章中，關(guān)于對象頭的部分描述有誤，我已經(jīng)在我博客的文章中就行修正 。這里再重新表述一下。

每一個(gè)Java類，在被JVM加載的時(shí)候，JVM會給這個(gè)類創(chuàng)建一個(gè)instanceKlass，保存在方法區(qū)，用來在JVM層表示該Java類。當(dāng)我們在Java代碼中，使用new創(chuàng)建一個(gè)對象的時(shí)候，JVM會創(chuàng)建一個(gè)instanceOopDesc對象，這個(gè)對象中包含了對象頭以及實(shí)例數(shù)據(jù)。

這里提到的對象頭到底是什么呢？

class oopDesc { 
  friend class VMStructs; 
 private: 
  volatile markOop  _mark; 
  union _metadata { 
    wideKlassOop    _klass; 
    narrowOop       _compressed_klass; 
  } _metadata; 
} 

上面代碼中的_mark和_metadata其實(shí)就是對象頭的定義。關(guān)于_metadata之前就介紹過，這里不再贅述。由于這個(gè)專題主要想介紹和JAVA并發(fā)相關(guān)的知識，所以本文展開介紹一下_mark ，即mark word。

對象頭信息是與對象自身定義的數(shù)據(jù)無關(guān)的額外存儲成本，考慮到虛擬機(jī)的空間效率，Mark Word被設(shè)計(jì)成一個(gè)非固定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以便在極小的空間內(nèi)存儲盡量多的信息，它會根據(jù)對象的狀態(tài)復(fù)用自己的存儲空間。

對markword的設(shè)計(jì)方式上，非常像網(wǎng)絡(luò)協(xié)議報(bào)文頭：將mark word劃分為多個(gè)比特位區(qū)間，并在不同的對象狀態(tài)下賦予比特位不同的含義。下圖描述了在32位虛擬機(jī)上，在對象不同狀態(tài)時(shí) mark word各個(gè)比特位區(qū)間的含義。

同樣，在HotSpot的源碼中我們可以找到關(guān)于對象頭對象的定義，會一一印證上圖的描述。對應(yīng)與markOop.hpp類。

enum { age_bits                 = 4, 
      lock_bits                = 2, 
      biased_lock_bits         = 1, 
      max_hash_bits            = BitsPerWord - age_bits - lock_bits - biased_lock_bits, 
      hash_bits                = max_hash_bits > 31 ? 31 : max_hash_bits, 
      cms_bits                 = LP64_ONLY(1) NOT_LP64(0), 
      epoch_bits               = 2 
}; 

從上面的枚舉定義中可以看出，對象頭中主要包含了GC分代年齡、鎖狀態(tài)標(biāo)記、哈希碼、epoch等信息。

從上圖中可以看出，對象的狀態(tài)一共有五種，分別是無鎖態(tài)、輕量級鎖、重量級鎖、GC標(biāo)記和偏向鎖。在32位的虛擬機(jī)中有兩個(gè)Bits是用來存儲鎖的標(biāo)記為的，但是我們都知道，兩個(gè)bits最多只能表示四種狀態(tài)：00、01、10、11，那么第五種狀態(tài)如何表示呢 ，就要額外依賴1Bit的空間，使用0和1來區(qū)分。

在32位的HotSpot虛擬機(jī) 中對象未被鎖定的狀態(tài)下，Mark Word的32個(gè)Bits空間中的25Bits用于存儲對象哈希碼(HashCode)，4Bits用于存儲對象分代年齡，2Bits用于存儲鎖標(biāo)志位，1Bit固定為0，表示非偏向鎖。

markOop.hpp類中有關(guān)于對象狀態(tài)的定義：

enum { locked_value             = 0, 
         unlocked_value           = 1, 
         monitor_value            = 2, 
         marked_value             = 3, 
         biased_lock_pattern      = 5 
  }; 

簡單翻譯一下：

locked_value(00) = 0  
unlocked_value(01) = 1  
monitor_value(10) = 2  
marked_value(11) = 3  
biasedlockpattern(101) = 5 

關(guān)于為什么要定義這么多狀態(tài)，上面提到的輕量級鎖、重量級鎖、偏向鎖以及他們之前的關(guān)系，會在下一篇文章中重點(diǎn)闡述。

【本文是51CTO專欄作者Hollis的原創(chuàng)文章，作者微信公眾號Hollis(ID：hollischuang)】

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