原標題：JVM源碼分析之Java對象頭實現

原創申明：本文由公眾號【猿燈塔】原創，轉載請說明出處標注

“365篇原創計劃”第十一篇。

今天呢！燈塔君跟大家講：

JVM源碼分析之Java對象頭實現

HotSpot虛擬機中，對象在內存中的布局分為三塊區域：對象頭、實例數據和對齊填充。

對象頭

對象頭包括兩部分：Mark Word 和 類型指針。

Mark Word

Mark Word用于存儲對象自身的運行時數據，如哈希碼(HashCode)、GC分代年齡、鎖狀態標志、線程持有的鎖、偏向線程ID、偏向時間戳等等，占用內存大小與虛擬機位長一致。

類型指針

類型指針指向對象的類元數據，虛擬機通過這個指針確定該對象是哪個類的實例。

markOop實現

HotSpot通過markOop類型實現Mark Word，具體實現位于markOop.hpp文件中。

由于對象需要存儲的運行時數據很多，考慮到虛擬機的內存使用，markOop被設計成一個非固定的數據結構，以便在極小的空間存儲盡量多的數據，根據對象的狀態復用自己的存儲空間，32位虛擬機的markOop實現如下：

hash： 保存對象的哈希碼

age： 保存對象的分代年齡

biased_lock： 偏向鎖標識位

lock： 鎖狀態標識位

JavaThread：* 保存持有偏向鎖的線程ID

epoch： 保存偏向時間戳

markOop：中不同的鎖標識位，代表著不同的鎖狀態：

不同的鎖狀態，存儲著不同的數據：

markOop中提供了大量方法用于查看當前對象頭的狀態，以及更新對象頭的數據，為synchronized鎖的實現提供了基礎。

下面來看看代碼吧：

首先定義兩個簡單的類AAA和BBB

通過``javap -c AAA```查看編譯之后的字節碼,具體如下:

Java中的new關鍵字對應jvm中的new指令，定義在InterpreterRuntime類中，實現如下：

new指令的實現過程：

1、其中pool是AAA的constant pool，此時AAA的class已經加載到虛擬機中，new指令后面的#2表示BBB類全限定名的符號引用在constant pool的位置；

2、方法pool->klass_at負責返回BBB對應的klassOop對象，實現如下：

如果常量池中指定位置(#2)的數據已經是個oop類型，說明BBB的class已經被加載并解析過，則直接通過(klassOop)entry.get_oop()返回klassOop；否則表示第一次使用BBB，需要解析BBB的符號引用，并加載BBB的class類，生成對應的instanceKlass對象，并更新constant pool中對應位置的符號引用；

3、klass->check_valid_for_instantiation可以防止抽象類被實例化；

4、klass->initialize實現如下：

如果BBB的instanceKlass對象已經初始化完成，則直接返回；否則通過initialize_impl方法進行初始化，整個初始化算法分成11步，具體實現如下：

step1

通過ObjectLocker在初始化之前進行加鎖，防止多個線程并發初始化。

step2

step3

如果當前instanceKlass處于being_initialized狀態，且被當前線程初始化，則直接返回。

其實對于這個step的處理我有疑問，什么情況會走到這一步？經過RednaxelaFX大大提點，如下情況會執行step3：

例如A類有靜態變量指向一個new B類實例，B類里又有靜態變量指向new A類實例，這樣外部用A時要初始化A類，初始化過程中又要觸發B類初始化，B類初始化又再次觸發A類初始化。

如果當前instanceKlass處于fully_initialized狀態，說明已經初始化完成，則直接返回；

step5

如果當前instanceKlass處于initialization_error狀態，說明初始化失敗了，拋出異常。

step6

設置當前instanceKlass的狀態為 being_initialized；設置初始化線程為當前線程。

如果當前instanceKlass不是接口類型，并且父類不為空，且還未初始化，則執行父類的初始化。

step8

通過thisoop->callclass_initializer方法執行靜態塊代碼，實現如下：

this_oop->class_initializer()可以獲取靜態代碼塊入口，最終通過JavaCalls::call執行代碼塊邏輯，再下一層就是具體操作系統的實現了。

step9

如果初始化過程沒有異常，說明instanceKlass對象已經初始完成，則設置當前instanceKlass的狀態為 fully_initialized，最后通知其它線程初始化已經完成；否則執行step10 and 11。

step10 and 11

如果初始化發生異常，則設置當前instanceKlass的狀態為 initialization_error，并通知其它線程初始化發生異常。

5、如果instanceKlass初始化完成，klass->allocate_instance會在堆內存創建instanceOopDesc對象，即類的實例化；.

instanceOopDesc

當在Java中new一個對象時，本質是在堆內存創建一個instanceOopDesc對象。

instanceOopDesc在實現上繼承自oopDesc，其中oopDesc定義如下：

當然，這只是 oopDesc的部分實現，oopDesc包含兩個數據成員：_mark 和 _metadata。

1、_mark是markOop類型對象，用于存儲對象自身的運行時數據，如哈希碼(HashCode)、GC分代年齡、鎖狀態標志、線程持有的鎖、偏向線程ID、偏向時間戳等等，占用內存大小與虛擬機位長一致，更具體的實現可以閱讀 《java對象頭的HotSpot實現分析》

2、_metadata是一個聯合體，其中wideKlassOop和narrowOop都是指向InstanceKlass對象的指針，wide版是普通指針，narrow版是壓縮類指針(compressed Class pointer)

instanceOopDesc對象的創建過程

instanceOopDesc對象通過instanceKlass::allocate_instance進行創建，實現過程如下：

1、has_finalizer判斷當前類是否包含不為空的finalize方法；

2、size_helper確定創建當前對象需要分配多大內存；

3、CollectedHeap::obj_allocate從堆中申請指定大小的內存，并創建instanceOopDesc對象，實現如下：

4、如果當前類重寫了finalize方法，且非空，需要把生成的對象封裝成Finalizer對象并添加到 Finalizer鏈表中，對象被GC時，如果是Finalizer對象，會將對象賦值到pending對象。Reference Handler線程會將pending對象push到queue中，Finalizer線程poll到對象，先刪除掉Finalizer鏈表中對應的對象，然后再執行對象的finalize方法；

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責任編輯：

總結

以上是生活随笔為你收集整理的java中Mark接口_JVM源码分析之Java对象头实现的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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