Hotspot对象的内存布局

对象头

class oopDesc {
 ...
private:
  volatile markOop _mark;
  union _metadata {
    Klass*      _klass;
    narrowKlass _compressed_klass;
  } _metadata;
  ...
}

在hotspot中对象指针称为oop(ordinary object pointer)，而oopDesc则是对象头的结构.。除了Klass（之所以叫klass是因为class是C++关键字）指针外,，还由一个_mark字段,，是因为除了对象的class信息以外，还有一些对象信息需要保留, 比如GC年龄, 锁状态等。

markOop用于存储运行时自身的数据，包括哈希码、GC分代年龄、偏向锁标记、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等。从markOop.hpp中的注释中，我们可以详细的了解到Markword各个bit位所代表的内容和含义。以32位的系统为例，能总结出如下表：

其中轻量级锁和偏向锁是Java6 对 synchronized 锁进行优化后新增加的，稍后我们会简要分析。这里我们主要分析一下重量级锁也就是通常说synchronized的对象锁，锁标识位为10，其中指针指向的是monitor对象（也称为管程或监视器锁）的起始地址。每个对象都存在着一个 monitor 与之关联，对象与其 monitor 之间的关系有存在多种实现方式，如monitor可以与对象一起创建销毁或当线程试图获取对象锁时自动生成，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，其主要数据结构如下（位于HotSpot虚拟机源码ObjectMonitor.hpp文件，C++实现的）

ObjectMonitor() {
    _header       = NULL;
    _count        = 0; //记录个数
    _waiters      = 0,
    _recursions   = 0;
    _object       = NULL;
    _owner        = NULL;
    _WaitSet      = NULL; //处于wait状态的线程，会被加入到_WaitSet
    _WaitSetLock  = 0 ;
    _Responsible  = NULL ;
    _succ         = NULL ;
    _cxq          = NULL ;
    FreeNext      = NULL ;
    _EntryList    = NULL ; //处于等待锁block状态的线程，会被加入到该列表
    _SpinFreq     = 0 ;
    _SpinClock    = 0 ;
    OwnerIsThread = 0 ;
}

ObjectMonitor中有两个队列，_WaitSet 和 _EntryList，用来保存ObjectWaiter对象列表( 每个等待锁的线程都会被封装成ObjectWaiter对象)，_owner指向持有ObjectMonitor对象的线程，当多个线程同时访问一段同步代码时，首先会进入 _EntryList 集合，当线程获取到对象的monitor 后进入 _Owner 区域并把monitor中的owner变量设置为当前线程同时monitor中的计数器count加1，若线程调用 wait() 方法，将释放当前持有的monitor，owner变量恢复为null，count自减1，同时该线程进入 WaitSet集合中等待被唤醒。若当前线程执行完毕也将释放monitor(锁)并复位变量的值，以便其他线程进入获取monitor(锁)。如下图所示　　

由此看来，monitor对象存在于每个Java对象的对象头中（存储的指针的指向），synchronized锁便是通过这种方式获取锁的，也是为什么Java中任意对象可以作为锁的原因，同时也是notify/notifyAll/wait等方法存在于顶级对象Object中的原因（关于这点稍后还会进行分析）。

_klass是存在于union类型的_metadata中的，union类型的分配是按成员最大的那个进行分配的, 然后对这块内存的解释取决于代码中使用的是哪个字段。

typedef juint  narrowKlass; // typedef uint32_t juint;

typedef class markOopDesc* markOop;

对象头默认情况占16字节，在开启压缩对象指针时（通过-XX:+UseCompressedClassPointers），占12字节，默认状态是开启的.　

对象成员

• long / double - 8 bytes
• int / float - 4 bytes
• short / char - 2 bytes
• byte/boolean - 1 bytes
• reference type - 4 or 8 bytes

heap小于32G时, 指针压缩默认开启.。JVM相应的控制参数为： -XX:+/-UseCompressedOops。

对象局部

与对象内存布局相关的命令如下：

（1）-XX:+UseCompressedClassPointers。

（2）-XX:+/-UseCompressedOops。

（3）-XX:PrintFieldLayout可查看对象的内存布局。

（4）-XX:FieldsAllocationStyle=mode, 默认mode是1。

（5）-XX:+/-CompactFields 由于填充会形成gap空洞, 比如使用压缩kclass指针时, 头占12字节, 后面如果是long的话, long的对齐要求是8字节, 中间会有4个字节的空洞, 为了高效利用, 可以把int/short/byte等比较小的对象塞进去, 与此同时JVM提供了开关控制该特性-XX:+/-CompactFields, 默认开启。

参考：

（1）https://blog.csdn.net/lqp276/article/details/52190503

（2）https://www.cnblogs.com/duanxz/tag/JVM%E8%99%9A%E6%8B%9F%E6%9C%BA/

（3）JVM之压缩指针（CompressedOops）https://juejin.im/post/5c4c8ad9f265da6179752b03