面试官发问:“对象头(object header)”里知多少?
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发布时间：2024-10-05 05:07
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热心网友
时间：2024-11-19 07:01
不知道公司还在不在了....
言归正传，回到正文“对象头”
对于学习Java来说, 对象头可以是入门的知识点之一。
假设有一扇门通向深入Java语言，那么对象头就是“进门须知”的这么一个地位，没什么技术要点，但是需要知道。
“synchronized的锁标志存哪了？”，“对象多大岁数呀对象的分代年龄在哪看”等等，刚学Java时免不了这些疑问，这些就和对象头息息相关。
如果对“对象头”不清晰的读者，可以继续往下看了，本文将展示于你“对象”的里大致都装了什么.
先抛出基本概念，后面笔者有具体的实践。
对象头(Object header)是直译过来的，未免有些生硬，依笔者看叫“对象名片”还能上口一些，主要包含了对象的基本信息，比如：
identity hash code是指不经重写过由jvm计算的hashcode.
整个对象头由两个部分组成，即：klass pointer和Mark Word.
当然了，介绍这两个东西之前，此处需要强调一下：本文默认是基于jdk1.8并且64位环境进行描述的，算是一个标配。
klass pointer一般占32个bit即4个字节，如果你有足够的原因关闭默认的指针压缩，即启动参数加上了-XX:-UseCompressedOops那么它就占64个bit。
不过此处还有一个细节：根据计算，堆大小超过32GB后，就算不关指针压缩并不会报错，只是指针压缩会失效。
但是这个笔者到是没有进行实际测试，原因嘛.... 堆大小要32GB+内存, 还要留给非堆和OS一些内存，这种内存的机器是笔者三线小厂得不到的...
klass pointer的存储内容是一个指针，指向了其类元数据的信息，jvm使用该指针来确定此对象是类的哪个实例。
Mark Word在64位虚拟机下，也就是占用64位大小即8个字节的空间。
内具体容包括：
如果你看cms_free这个字体有点奇怪那就对了，开始误画成了unused，后来反应过来默认开启“指针压缩”的情况，那么那一个bit应该是cms_free.
cms_free从名字就能看出和cms收集器有关系，因为cms算法是标记-清理的一款收集器，所以内存碎片问题是将不可达对象维护在一个列表free list中，笔者推测此处应该是标记对象是否在free list中.
关于cms_free的结论是笔者推测的，你大可不必相信，如果认为笔者说的不正确可以告诉我.
如果你觉得笔者说的不对，但是你又拿不出证据，倒也不用十分较真儿，毕竟jdk14 cms已经被移除了.
初学者对这些东西感到头大，可以先从无锁状态的那一行下的内容开始了解.
如果看完这些东西，回味一下笔者上面说的“mark word对于java程序员是比较重要的一块知识点”，相信你也知道原因了. 这部分和程序关系很大，比如：
为什么晋升到老年代的年龄设置(XX:MaxTenuringThreshold)不能超过15 ？
因为就给了age四个bit空间，最大就是1111(二进制)也就是15，多了没地方存.
为什么你的synchronized锁住的对象，没有“传说中的”偏向锁优化？
因为hashcode并不是对象实例化完就计算好的，是调用计算出来放在mark word里的。
你调用过hashcode方法(或者隐式调用：存到hashset里，map的key，调用了默认未经重写的toString()方法等等)，把“坑位”占了，偏向锁想存的线程id没地方存了，自然就直接是轻量级锁了.
看起来设计的有点不合理但又透着合理，底层的设计就是这么朴实无华，且枯燥。
本文重点是介绍“对象头”，所以不会重点介绍锁，就如刚才说的“调用过hashcode再同步发现是轻量锁”，其实还有很多种情况, 比如: 在synchronized块内调用的hashcode计算方法，就算有了偏向锁也会被撤销，膨胀为重量级锁。如果有缘，你可能在未来能看到笔者单独描述锁的文章。
实践出真知，工欲善其事必先利其器，工具使用jol工具即可，openjdk提供的分析对象大小，布局等信息的工具。
本文使用最简单的maven引入工程的方式进行测试. 你也可以选择命令行的方式，两种使用方式都在上方jol的链接中有介绍。
引入jol之后，我们开始打印对象布局试试。
数组对象布局
如果你是第一次看jol打印的布局图，可以直接看笔者标注好的下图：
对象头的三个部分，分别印证了上文提到的klass pointer和Mark Word，以及数组独有的长度属性。
右侧分别用了三种进制展示了“每一行”的value, 呼应上文：
没有调用过原始的hashcode方法(包括System.identityHashCode方法)， 那么hashcode位置都是0.
由图可得出结论，对象在刚实例化好的时候，非常“干净”，乍眼看去两排0，但是只有一个1显得十分突兀。
其实它是001，为上文提到的偏向锁标志+锁标志，所有锁的状态如下：
这回就清晰了，虽然有一个1，但其实是无锁的状态。
回到布局图，因为是数组对象，所以在第四行保存了数组长度，非数组对象自然是没有的。
对象大小的计算，也是非常精准的, 即：13224(一个int为四个字节乘3306) + 16 = 13240个字节。
自己实践的提示
看到对象布局设计的如此朴实无华，你也可以动手实践一下。
笔者也附上几个小提醒：
不注意这几点，你可能打印完一脸茫然，不知道哪些bit对应哪些字段，甚至和自己的预想结果不一样。
最后
对于对象的结构这一部分其实有很多细节值得你去拓展阅读, 本文只是简单的介绍了“Object header”这一小部分。
看完本文，有没有和笔者一样，想说一句：
底层的设计就是这么朴实无华，且枯燥。
开个玩笑, 事实上多看看, 你会发现非常有乐趣。
作者：Vt 链接： juejin.im/post/5e830f54... 来源：掘金
