Java 對象頭

一、引言

• java對象頭很重要，synchronize、GC、HashCode、biasedLock、ObjectMonitor都是在對象頭上作文章。

• 其實整個Java能夠說是構建在oop-klass體系上的，相信從各類技術博客、書籍你們都瞭解很多。可是基本上都是32位虛擬機下，可能周志明大神的學習筆記太多。

• 本文不打算講講oop-klass體系（能力有限），只聊聊64位虛擬機下普通的對象頭，jdk1.8.0_221，jvm參數：-XX:-UseCompressedOops，但願對讀者有所幫助。

二、認識oop

• oo-klass的基石之一，先來看看oop（實際上是個oopDesc *）

typedef class oopDesc* oop;

class oopDesc{
    friend class VMStructs;
 private:
  volatile markOop  _mark;
  union _metadata {
    Klass*      _klass;
    narrowKlass _compressed_klass;
  } _metadata;
}
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2.一、 oop的繼承體系

• 取自jdk8，從源碼能夠看出xxOop是xxxOopDesc*的別名。

typedef class oopDesc* oop;
typedef class instanceOopDesc* instanceOop;
typedef class arrayOopDesc* arrayOop;
typedef class objArrayOopDesc* objArrayOop;
typedef class typeArrayOopDesc* typeArrayOop;
複製代碼

• 主要是instanceOopDesc和arrayOopDesc。均繼承自oopDesc，沒有擴充字段屬性，下文不在贅述。也就是說instanceOopDesc、arrayOopDesc的markword、klass屬性均來自oopDesc，關於arrayOopDesc稍微有點特殊，下文詳述。

2.2 、InstanceOopDesc

• 普通的Java對象均是instanceOopDesc，不管是包裝類型仍是基本類型。
• 🌰來了。

• 可見普通類型的對象也被安排一個object header。

2.三、arrayOopDesc

• objArrayOopDesc、typeArrayOopDesc繼承自arrayOopDesc，其中包裝類型的數組類型是objArrayOopDesc，基本類型數組是typeArrayOopDesc。

• 上文提到了oop的屬性，其中arrayOopDesc有點特殊，它不只有markword、klass，還有個length屬性來記錄數組長度。可是翻看jdk源碼，arrayOopDesc除了繼承自arrayOopDesc，也沒有擴展任何屬性，那length屬性怎麼來的呢？其實這個length屬性屬於對象頭的一部分，它不是以一個獨立屬性的形式存在，而是在對象頭markword和klass以後固定的位置存儲的一個值。
• 下面簡單示意能夠看出，64位虛擬機下，length出如今offset=16的位置。其中三、4等於數組長度毫不是偶然的，讀者能夠自行驗證。

• 注意：對象頭與實例數據無關，其實arrayOopDesc的length屬於對象頭，不屬於data的一部分。

2.四、markword

• markword是oop的一部分，其中hashcode、GC、輕量級鎖/重量級鎖/偏向鎖、分代年齡都是在markword上作文章。markword起始於對象頭offset=0的位置，在64位虛擬機上佔8個字節。

• 上面這張圖你們都見過不少次了，從名稱中也能夠看出我上面一點所言不虛。那麼問題來了，不少人一眼看出你這篇文章上面8個字段64個bit好像除了一個看到個1，你沒有鎖標誌我能理解，hashcode你也吃了嗎？你隨便寫幾個對象hashcode都是0嗎？
• 最開始我也詫異我骨骼驚奇（感受能夠人腦挖礦、手算md5了），開個玩笑。。。java這麼容易hash膨脹，我要不要轉行php？騷年，是你書讀的太少啊。🌰來了。

• 仔細看圖，相信你就明白了。注意markword=00000008807e2501，其中unused25位，hashcode與integers1.hashcode()相等，2個標誌位也ok。

• 再看一個偏向鎖狀態的（標誌位101）

三、小結

• 主要介紹了java對象頭oop，包括實例對象頭、數組對象頭。
• 對對象頭中的markword結合demo進行簡單說明，拋磚引玉。至於偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖升級過程的markword的變化待後續可能有詳盡篇幅。不過都是在java對象頭中作文章，讀者能夠結合鎖升級流程圖自行驗證。