Java對象的存儲佈局以及鎖狀態鎖升級過程

 

Java對象在內存中的結構(非數組)

對象頭	markword（32位JVM佔32位,64位JVM佔64位）
	class pointer（32位JVM佔32位，64位JVM在未開起壓縮指針時佔64位，開啓時佔32位）：object.Class(如String.Class)
	如果是數組，這裏存數組長度(數組長度佔32位)，如果不是，則沒有這部分
instance data	對象屬性(以實際對象內屬性爲準)
padding	（java內存地址按照8bytes對齊,長度必須是8的倍數）

 

markword 以及鎖升級過程（32位JVM）

鎖狀態	25bit		4bit	1bit	2bit
	23bit	2bit		是否偏向鎖	鎖標誌位
無鎖狀態	對象的hashCode		分代年齡	0	01
偏向鎖	線程id	Epoch	分代年齡	1	01
輕量級鎖	指向棧中鎖記錄的指針				00
重量級鎖	指向重量級鎖的指針				10
GC標記	空				11

無鎖狀態：前25位存的是對象的hashcode--identity hashCode,26--29 位存的是分代年齡（最大分分代年齡2^4 -1 =15），第30位存儲偏向鎖標誌，第31-32位存儲的是鎖標誌位； 

1、一個對象剛剛new出來的時候處於無鎖狀態，鎖標誌位爲：01 ，偏向鎖標誌爲： 0 ，|| identity hashCode || GC age || 0 || 01 ||;

2、當第一個線程鎖定該對象時，會檢查 鎖標誌位 是否是01 ，然後檢查 偏向鎖標誌位是否爲 0，CAS設置線程ID和偏向鎖標誌位，會進入偏向鎖狀態：|| 線程ID || Epoch || GC age || 1 || 01 ||  ,偏向鎖不是併發，線程重複加鎖，由於是偏向於這個線程的，markword記錄線程ID和當前線程ID一樣，所以直接獲得偏向鎖；

3、偏向鎖被爭用的時候回升級爲輕量級鎖，當第二個線程試圖鎖定該對象時，會發生爭搶，鎖狀態升級爲輕量級鎖，輕量級鎖實現原理：當線程爭用這個鎖的時候，會在線程的棧裏面建立一個鎖記錄-LockRecord ，原來的markword （包括hashCode）數據全部複製到了這個LockRecord中，原來的 || 線程ID || Epoch || GC age ||  會被替換成指針，指向這個LockRecord ，然後得到這把偏向鎖，過程：

|| 線程ID || Epoch || GC age || 1 || 01 || --> stack上建立LockRecord --> copy markword 到 LockRecord --> CAS 替換 markword 的lockRecod指針 --> || LockRecord Pointer || 01 ||;

4、輕量級鎖升級爲重量級鎖：發生自旋超過10次，或者等待線程超過CPU核數的一半；

Object o = new Object();

其中的o 佔4個字節，new Object()在：

32位JVM佔8字節：markword:32位，classpointer:32位，如果沒有實例數據instance,不需要對齊padding ,最小佔用8Byte存儲空間；

64位JVM，markword佔64位 ，class pointer在不開啓壓縮存儲情況下佔64位（開啓佔32位），沒有其他實例屬性時，不需要要對齊，佔16字節，開啓壓縮指針佔12字節，對齊4個字節，所以也是16字節；