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今天本想学习学习一下Thread类的join方法原理，于是就去网上找了相关的资料。在读ORACLE学习文档时，有一句话让我对java对象产生了很大的好奇心：

翻译过来就是：Java 中的每个对象都与一个监视器相关联，线程可以锁定或解锁监视器。java对象是如何组成的？都有哪些组成部分？带着这些问题又去网上查询了一下，对java对象又有了新的认识。

java对象的组成结构

在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。下图是普通对象实例与数组对象实例的数据结构：

• 对象头

1. （MarkWord（标记字段） ：哈希码、分代年龄、锁标志位、偏向线程ID、偏向时间戳等信息。Mark Word被设计成了一个非固定的数据结构以便在极小的空间内存储尽量多的信息，它会根据对象的状态复用自己的存储空间。例外：如果是数组的话，还需要有一块区域存放数组大小，因为没办法从元数据确认数组大小，所以要存储到对象头的MarkWord中。
   MarkWord是根据对象的状态区分不同的状态位，从而区分不同的存储结构。例如下图：
   
   以下是Java对象处于5种不同状态时，Mark Word中64个位的表现形式，上面每一行代表对象处于某种状态时的样子。
   
   其中各部分的含义如下，lock:2位的锁状态标记位，由于希望用尽可能少的二进制位表示尽可能多的信息，所以设置了lock标记。该标记的值不同，整个Mark Word表示的含义不同。biased_lock和lock一起，表达的锁状态含义如下：
   

• biased_lock：对象是否启用偏向锁标记，只占1个二进制位。为1时表示对象启用偏向锁，为0时表示对象没有偏向锁。lock和biased_lock共同表示对象处于什么锁状态。

• age：4位的Java对象年龄。在GC中，如果对象在Survivor区复制一次，年龄增加1。当对象达到设定的阈值时，将会晋升到老年代。默认情况下，并行GC的年龄阈值为15，并发GC的年龄阈值为6。由于age只有4位，所以最大值为15，这就是-XX:MaxTenuringThreshold选项最大值为15的原因。

• identity_hashcode：31位的对象标识hashCode，采用延迟加载技术。调用方法System.identityHashCode()计算，并会将结果写到该对象头中。当对象加锁后（偏向、轻量级、重量级），MarkWord的字节没有足够的空间保存hashCode，因此该值会移动到管程Monitor中。

• thread：持有偏向锁的线程ID。

• epoch：偏向锁的时间戳。

• ptr_to_lock_record：轻量级锁状态下，指向栈中锁记录的指针。

• ptr_to_heavyweight_monitor：重量级锁状态下，指向对象监视器Monitor的指针。

  我们通常说的通过synchronized实现的同步锁，真实名称叫做重量级锁。但是重量级锁会造成线
  程排队（串行执行），且会使CPU在用户态和核心态之间频繁切换，所以代价高、效率低。为了
  提高效率，不会一开始就使用重量级锁，JVM在内部会根据需要，按如下步骤进行锁的升级：
  
    1.初期锁对象刚创建时，还没有任何线程来竞争，对象的Mark Word是下图的第一种情形，这偏  
    向锁标识位是0，锁状态01，说明该对象处于无锁状态（无线程竞争它）。
  
    2.当有一个线程来竞争锁时，先用偏向锁，表示锁对象偏爱这个线程，这个线程要执行这个锁关  
    联的任何代码，不需要再做任何检查和切换，这种竞争不激烈的情况下，效率非常高。这时Mark 
    Word会记录自己偏爱的线程的ID，把该线程当做自己的熟人。如下图第二种情形。
  
    3.当有两个线程开始竞争这个锁对象，情况发生变化了，不再是偏向（独占）锁了，锁会升级为
    轻量级锁，两个线程公平竞争，哪个线程先占有锁对象并执行代码，锁对象的Mark Word就执行
    哪个线程的栈帧中的锁记录。如下图第三种情形。
  
    4.如果竞争的这个锁对象的线程更多，导致了更多的切换和等待，JVM会把该锁对象的锁升级为
    重量级锁，这个就叫做同步锁，这个锁对象Mark Word再次发生变化，会指向一个监视器对象，
    这个监视器对象用集合的形式，来登记和管理排队的线程。
  
   
   如下图第四种情形。
  

2. Klass Pointer（类型指针）：即指向当前对象的类的元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。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。
3. 数组长度也是占用64位（8字节）的空间，这是可选的，只有当本对象是一个数组对象时才会有这个部分；

• 实例数据

实例数据部分是对象真正存储的有效信息，也就是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都需要记录下来。 这部分的存储顺序会受到虚拟机分配策略参数（FieldsAllocationStyle）和字段在Java源码中定义顺序的影响。

HotSpot虚拟机 默认的分配策略为longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops（Ordinary Object Pointers），从分配策略中可以看出，相同宽度的字段总是被分配到一起。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 CompactFields参数值为true（默认为true），那子类之中较窄的变量也可能会插入到父类变量的空隙之中。

• 对齐填充

第三部分对齐填充并不是必然存在的，也没有特别的含义，它仅仅起着占位符的作用。由于HotSpot VM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，换句话说就是对象的大小必须是8字节的整数倍。对象头正好是8字节的倍数（1倍或者2倍），因此当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。

• 对象大小计算

1. 在32位系统下，存放Class指针的空间大小是4字节，MarkWord是4字节，对象头为8字节。
2. 在64位系统下，存放Class指针的空间大小是8字节，MarkWord是8字节，对象头为16字节。
3. 64位开启指针压缩的情况下，存放Class指针的空间大小是4字节，MarkWord是8字节，对象头为12字节。 数组长度4字节+数组对象头8字节(对象引用4字节（未开启指针压缩的64位为8字节）+数组markword为4字节（64位未开启指针压缩的为8字节）)+对齐4=16字节。
4. 静态属性不算在对象大小内。