在HotSpot虚拟机里,对象在堆内存中的存储布局可以划分为三个部分:

对象头(Header)

实例数据(Instance Data)

对齐填充(Padding)。

对象头

HotSpot虚拟机(后面没有说明的话默认是这个虚拟机)对象头包括三部分:

1、Mark Word

2、指向类的指针

3、数组长度(只有数组对象才有)

对象头之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:

一共32位,两位用来记录锁的信息,1位用来记录是否是偏向锁,如果偏向锁是1的话,那么会分配23位来记录偏向的线程id,当计算过Hash后,意味着会分配25bit来记录HashCode,那么久没有空间用来记录偏向锁的线程ID了,所以计算过HashCode后就没法再进入偏向锁。如果进入轻量级锁或者重量级锁,意味着会用30bit指向指针,那么此时对象头中就只有两种信息,锁标志、指向锁的指针。

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。

结合Mark Word分析锁升级的流程:

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(0则false , 1 则true)。

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的副本,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。

对象头之指向类的指针

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。 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。

对象头之数组长度

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,但是如果数组的长度是不确定的,将无法通过元数据中的信息推断出数组的大小。

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。

实例数据

实例数据部分是对象真正存储的有效信息,即我们在程序代码里面所定义的各种类型的字段内容,无论是从父类继承下来的,还是在子类中定义的字段都必须记录起来。这部分的存储顺序会受到虚拟机分配策略参数(-XX:FieldsAllocationStyle参数)和字段在Java源码中定义顺序的影响。HotSpot虚拟机默认的分配顺序为longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops(OrdinaryObject Pointers,OOPs),从以上默认的分配策略中可以看到,相同宽度的字段总是被分配到一起存放,在满足这个前提条件的情况下,在父类中定义的变量会出现在子类之前。如果HotSpot虚拟机的+XX:CompactFields参数值为true(默认就为true),那子类之中较窄的变量也允许插入父类变量的空隙之中,以节省出一点点空间。

对齐填充

这并不是必然存在的,也没有特别的含义,它仅仅起着占位符的作用。由于HotSpot虚拟机的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍,换句话说就是任何对象的大小都必须是8字节的整数倍。对象头部分已经被精心设计成正好是8字节的倍数(1倍或者2倍),因此,如果对象实例数据部分没有对齐的话,就需要通过对齐填充来补全。

站在巨人的肩膀上

1.<<深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践(第3版) (华章原创精品)>>,周志明

JAVA对象分析之偏向锁、轻量级锁、重量级锁升级过程的更多相关文章

  1. java 中的锁 -- 偏向锁、轻量级锁、自旋锁、重量级锁(转载)

    之前做过一个测试,详情见这篇文章<多线程 +1操作的几种实现方式,及效率对比>,当时对这个测试结果很疑惑,反复执行过多次,发现结果是一样的: 1. 单线程下synchronized效率最高 ...

  2. 【转载】Java中的锁机制 synchronized &amp; 偏向锁 &amp; 轻量级锁 &amp; 重量级锁 &amp; 各自优缺点及场景 &amp; AtomicReference

    参考文章: http://blog.csdn.net/chen77716/article/details/6618779 目前在Java中存在两种锁机制:synchronized和Lock,Lock接 ...

  3. java 中的锁 -- 偏向锁、轻量级锁、自旋锁、重量级锁

    之前做过一个测试,详情见这篇文章<多线程 +1操作的几种实现方式,及效率对比>,当时对这个测试结果很疑惑,反复执行过多次,发现结果是一样的: 1. 单线程下synchronized效率最高 ...

  4. Java锁---偏向锁、轻量级锁、自旋锁、重量级锁

    之前做过一个测试,反复执行过多次,发现结果是一样的: 1. 单线程下synchronized效率最高(当时感觉它的效率应该是最差才对): 2. AtomicInteger效率最不稳定,不同并发情况下表 ...

  5. java并发笔记之synchronized 偏向锁 轻量级锁 重量级锁证明

    警告️:本文耗时很长,先做好心理准备 本篇将从hotspot源码(64 bits)入手,通过分析java对象头引申出锁的状态:本文采用大量实例及分析,请耐心看完,谢谢   先来看一下hotspot的 ...

  6. java多线程之锁 -- 偏向锁、轻量级锁、自旋锁、重量级锁

    转载至:https://blog.csdn.net/zqz_zqz/article/details/70233767 之前做过一个测试,详情见这篇文章<多线程 +1操作的几种实现方式,及效率对比 ...

  7. Java 多线程之:偏向锁,轻量级锁,重量级锁

    一:java多线程互斥,和java多线程引入偏向锁和轻量级锁的原因? --->synchronized的重量级别的锁,就是在线程运行到该代码块的时候,让程序的运行级别从用户态切换到内核态,把所有 ...

  8. Java锁的升级策略 偏向锁 轻量级锁 重量级锁

    这三种锁是指锁的状态,并且是专门针对Synchronized关键字.JDK 1.6 为了减少"重量级锁"的性能消耗,引入了"偏向锁"和"轻量级锁&qu ...

  9. Synchronized锁性能优化偏向锁轻量级锁升级 多线程中篇(五)

    不止一次的提到过,synchronized是Java内置的机制,是JVM层面的,而Lock则是接口,是JDK层面的 尽管最初synchronized的性能效率比较差,但是随着版本的升级,synchro ...

  10. JVM锁简介:偏向锁、轻量级锁和重量级锁

    转自:https://www.aimoon.site/blog/2018/05/21/biased-locking/ 比较复杂,简略见另一篇:https://www.cnblogs.com/twohe ...

随机推荐

  1. 初识Linux—1

    1,Ctrl+C作用是终止当前的命令 2,ps显示目前正在执行的程序(命令)(process status) 3,退出是exit,连续按exit,最终会关闭终端 4,Root是管理员,其他的用户都是由 ...

  2. UVA 101

    题意:四种操作把a和b所在的数字移动. lrj的思想很好.首先找到共同点.然后不必写四种操作.其次理解vector的方便. #include<iostream> #include<c ...

  3. Java魔法堂:JUnit4使用详解

    目录                                                                                              1. 开 ...

  4. linux安全加固(2)

    目录:1.BIOS2.SSH安全3.禁用telnet4.禁用代码编译5.ProFTP6.TCPwrappers7.创建一个SU组8.root通知9.history安全10.欢迎信息11.禁用所有特殊账 ...

  5. codeforces 589F. Gourmet and Banquet 二分+网络流

    题目链接 给你n种菜, 每一种可以开始吃的时间不一样, 结束的时间也不一样. 求每种菜吃的时间都相同的最大的时间.时间的范围是0-10000. 看到这个题明显可以想到网络流, 但是时间的范围明显不允许 ...

  6. Mongodb3.6 快速入门(一)

    一.安装 官网下载地址 文章中用的3.6community server 64 位. 安装完成后的目录如下: 二.启动Mongodb 有多种方式可以启动Mongodb,但在实际项目中,主要还是通过配置 ...

  7. anu - reactShime

    import { Component } from "./Component"; import { options } from "./util"; impor ...

  8. C语言中的undefined behavior

    参考: http://www.cnblogs.com/aoaoblogs/archive/2010/08/31/1813982.html

  9. 创建可复用的自定义 ASP.NET MVC Helpers

    通常,在ASP.NET MVC项目中App_Code目录下新建.cshtml编写类似下方的代码就能创建自定义的MVC Helper了, 假设文件名为StrHelper.cshtml,那么在别的视图中的 ...

  10. C语言文法阅读与理解

    <翻译单元>--><外部声明>--><函数定义>|<申报> <函数定义>--><声明说明符>-->< ...