紧接着上一篇Java内存结构/Java内存模型,下面介绍Java的对象模型!
科普:
主流有三种JVM:1.SUN公司最早改良的HotSpot; 2.BEA公司的:JRockit; 3.IBM JVM’s;
Oracle收购了SUN和BEA之后,听说要把HotSpot和JRockit整合。。。。
我们现在主流使用的都是HotSpot
以Hotspot虚拟机为例,对象在堆内存的布局分为三个区域,
分别是对象头(Header)、实例数据(Instance Data)、对齐填充(Padding)
1.对象头:对象头包括两部分信息分别是Mark World(_mark)和元数据(_metadata),Mark World用于存储对象运行时的数据,比如HashCode、锁状态标志、GC分代年龄等。而元数据指针用于指向方法区的中目标类的类型信息,通过元数据指针可以确定对象的具体类型。
2.实例数据:用于存储对象中的各种类型的字段信息(包括从父类继承来的)。
3.对齐填充:对齐填充不一定存在,起到了占位符的作用,没有特别的含义。
我知道你们喜欢图!
我们这里都是依HotSpot虚拟机为例!
Hotspot jvm中的对象模型
Java虚拟机的底层是使用c++实现,而jvm并没有根据一个Java的实例对象去创建对应的c++对象,而是设计了一个OOP-Klass Model (关于OOP-Klass Model内容比较深,自己也看了,是理解了,但是没有在该篇博客中详细介绍,请大家自行了解)
1.OOP(Ordinary Object Pointer):普通对象指针, 表示一个实例信息
2.Klass:描述对象实例的具体类型, 含了元数据和方法信息
这里有两个类,oopDesc和Klass
看下两个类的体系结构,具体代码就不贴出来了,可以看下Hotspot的开源代码
参考hotspot的gitHub源码
new一个对象:
1.当我们在java代码中new一个对象的时候,jvm都会创建一个instanceOopDesc对象,如果是数组则是arrayOopDesc。记住每new一个对象就有一个instanceOopDesc
2.每一个java类在被jvm加载的时候,jvm都会给这个类创建一个instanceKlass,保存在方法区,用来在jvm层表示该java类。记住一个java类只有一个instanceKlass对象
所以关于一个Java对象,他的存储应该这样描述:对象的实例(instantOopDesc)保存在堆上,对象的元数据(instantKlass)保存在方法区,对象的引用保存在栈上
这里继续基于上篇中说到的
synchronized关键字原理!
这里把图再贴一下
在dos命令行使用javap -v 类名.class查看如下,结果如下
1.synchronized用在方法中
通过上面的解释我们已经知道,一个java对象在oop-Klass模型中,在堆中是一个instanceOopDesc,在方法区是一个instanceKlass!
堆中的instnceOopDesc对象,有两个重要数据_mark和_metadata!
根据上图oop-klass模型.png模型我们知道:
栈中对象引用访问堆instanceOopDesc ---> 堆访问方法区的instnceKlass,
而堆中的_metadata数据接口就是访问instanceKlass数据的入口,即_klass指向了方法区的instnceKlass
而_mark数据则是分析synchronized原理的关键,下面详细看下markOop类信息(markOop.hpp)
部分代码:
class BasicLock;
class ObjectMonitor;
class JavaThread;
class markOopDesc: public oopDesc {
private:
// Conversion
uintptr_t value() const { return (uintptr_t) this; }
public:
// Constants
enum { age_bits = 4,
lock_bits = 2,
biased_lock_bits = 1,
max_hash_bits = BitsPerWord - age_bits - lock_bits - biased_lock_bits,
hash_bits = max_hash_bits > 31 ? 31 : max_hash_bits,
cms_bits = LP64_ONLY(1) NOT_LP64(0),
epoch_bits = 2
};
....
enum { locked_value = 0,
unlocked_value = 1,
monitor_value = 2,
marked_value = 3,
biased_lock_pattern = 5
};
....
ObjectMonitor* monitor() const {
assert(has_monitor(), "check");
// Use xor instead of &~ to provide one extra tag-bit check.
return (ObjectMonitor*) (value() ^ monitor_value);
}
static markOop encode(ObjectMonitor* monitor) {
intptr_t tmp = (intptr_t) monitor;
return (markOop) (tmp | monitor_value);
}
每个对象都存在着一个 monitor 与之关联
但当一个 monitor 被某个线程持有后,它便处于锁定状态。在Java虚拟机(HotSpot)中,monitor是由ObjectMonitor实现的
ObjectMonitor() {
_header = NULL;
_count = 0;//记录个数
_waiters = 0,
_recursions = 0;
_object = NULL;
_owner = NULL;//当前属于哪个线程持有
_WaitSet = NULL;//处于等待的线程,会被加入到_WaitSet中
_WaitSetLock = 0 ;
_Responsible = NULL ;
_succ = NULL ;
_cxq = NULL ;
FreeNext = NULL ;
_EntryList = NULL ;//处于等待持有锁的线程,会被加入到该列表中
_SpinFreq = 0 ;
_SpinClock = 0 ;
OwnerIsThread = 0 ;
}
来上个图
2.synchronized用在方法上
synchronized用在方法上,这个是就要说到类的结构了,这里不做详细介绍类的结构,有兴趣的可以看看这篇文章类的结构
这里只是说个大概,对synchronized用在方法上有助于理解即可!
先看一个类
用16进制文件打开
引用类的结构博客中的图,直观感受下
说了这么多,就是想说,每个方法method_info里面有个access_flags,里面是各种标记位,有个
ACC_SYNTHETIC标记,如果synchronized关键字用在了方法上,该标记会置为1,用
javap -v 类名.class查看就是上图synchronized用在方法上和方法中.png
所以多线程调用该方法时,发现该方法的access_flags中的标记ACC_SYNTHETIC为1就会上锁