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从Java对象布局markword看syncronized的本质

2020-03-29 14:00:35 作者：互联网

在HotSpot中，内存里的一个Java对象分为三部分：对象头，实例数据，对齐。其中
普通对象布局：

markword	8Bytes	用于标记锁信息、GC信息、IdentityHashCode等
Class Pointer 类指针	4Bytes	用于标记该对象是哪个Class的实例开启内存压缩(-XX:+UseCompressedClassPointer)后为4字节，不开启内存压缩为8个字节(下面有例子)
成员变量	视成员变量的类型和数量而定	如果没有成员变量，则这一块为空
Padding 对齐	视上述字节而定	一个对象占用的字节数必须是8的倍数，不足的用padding对齐

数组对象布局：

markword	8Bytes	用于标记锁信息、GC信息、IdentityHashCode等
Class Pointer 类指针	4Bytes	用于标记该对象是哪个Class的实例开启内存压缩(-XX:+UseCompressedClassPointer)后为4字节, 不开启内存压缩为8个字节
数组长度	4Bytes	标记数组有多少个元素
数组内容	根据数组类型m和长度n而定，长度为m*n	如果元素为基本类型，比如byte/boolean/short/char/int/long/double，则m为对应的长度；如果元素为数组，m是4字节的引用如果数组长度为0，这一块为空
Padding 对齐	视上述字节而定	一个对象占用的字节数必须是8的倍数，不足的用padding对齐

可以通过以下工具来查看对象的布局：JOL=Java Object Layout。

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.openjdk.jol/jol-core -->
<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
    <artifactId>jol-core</artifactId>
    <version>0.10</version>
</dependency>

先看看普通对象的布局：编写代码：

import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;

public class JavaObjectLayout {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("------------Object---------------");
        Object o = new Object();
        String s = ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable();
        System.out.println(s);
    }
}

可以看到，前12个字节都是object header，其中前8个字节（前两行）是markword，后4个字节（第三行）是对象指针。由于Object类没有成员变量，这块为空，因此最后4个字节（第四行）是对齐。

如果执行的时候使用JVM参数-XX:-UseCompressedClassPointers关闭类指针压缩，则class pointer将占用8字节：

同理可以查看数组对象的布局：

import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;

public class JavaObjectLayout {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("------------Object[2]---------------");
        Object[] os = new Object[2];
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(os).toPrintable());
    }
}

可以看到，从偏移量12开始，数组长度为4字节，值为2，然后16字节开始，为2x4=8字节的数组内容（每个Object的引用长度为4字节）。

现在，我们去掉JVM参数，并用syncronized对该对象加锁，看看markword有什么变化：

import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;

public class JavaObjectLayout {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("------------Object---------------");
        Object o = new Object();
        synchronized (o) {
            System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
        }
    }
}

可以看到，markword的前4个字节的内容发生了变化。因此，syncronized加锁的本质，是修改了该对象的markword。