java对象头的Mark Word
前言
最近在做excel解析的编码，其中涉及到一个内存占用空间优化的问题。解决的方法是尽量少的创建对象，可以共用的对象信息不用创建多份。查阅资料后得到如下文章，作为学习记录使用。
JAVA对象头
由于Java面向对象的思想，在JVM中需要大量存储对象，存储时为了实现一些额外的功能，需要在对象中添加一些标记字段用于增强对象功能 。在学习并发编程知识synchronized时，我们总是难以理解其实现原理，因为偏向锁、轻量级锁、重量级锁都涉及到对象头，所以了解java对象头是我们深入了解synchronized的前提条件,以下我们使用64位JDK示例
获取一个对象布局实例
首先在maven项目中 引入查看对象布局的jar包
<dependency>
<groupId>org.openjdk.jol</groupId>
<artifactId>jol-core</artifactId>
<version>0.9</version>
</dependency>
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调用如下方法获取布局
ClassLayout.parseInstance(instance).toPrintable()
// 输出 instance对象 的布局
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(instance).toPrintable());
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得到如下结果
在这里插入图片描述
各个参数解释如下：
OFFSET：偏移地址，单位字节；
SIZE：占用的内存大小，单位为字节；
TYPE DESCRIPTION：类型描述，其中object header为对象头；
VALUE：对应内存中当前存储的值；
通过偏移地址可以知道，对象头占用了12个字节，12*8bit=96bit。
指针压缩
一般在jdk8之前的话得到的结果是16*8=128bit的，但是jdk8之后，由于默认开启了指针压缩所有会得到96bit的结果。
如果要测试的话，可以通过关闭指针压缩的参数设置，如下所示。
-XX:-UseCompressedOops
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在这里插入图片描述
8. 关闭之后再次运行得到如下所示：
在这里插入图片描述
可以看到偏移地址变成了16位了。所以可以看到：开启指针压缩可以减少对象的内存使用。因此，开启指针压缩，理论上来讲，大约能节省三分之一的对象头内存。jdk8及以后版本已经默认开启指针压缩，无需配置。
普通对象压缩后获取结构:
在这里插入图片描述
普通的对象获取到的对象头结构为:
在这里插入图片描述
数组对象获取到的对象头结构为:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
对象头的组成
我们先了解一下，一个JAVA对象的存储结构。在Hotspot虚拟机中，对象在内存中的存储布局分为 3 块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）
在我们刚刚打印的结果中可以这样归类:
OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE
0 4 (object header) //markword 01 00 00 00 (00000001 00000000 00000000 00000000) (1)
4 4 (object header) //markword 00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
8 4 (object header) //klass pointer 类元数据 43 c1 00 f8 (01000011 11000001 00000000 11111000) (-134168253)
12 1 boolean L.myboolean true // Instance Data 对象实际的数据
13 3 (loss due to the next object alignment) //Padding 对齐填充数据
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下面让我们看一下对象里面的东西：
Mark Word
这部分主要用来存储对象自身的运行时数据，如hashcode、gc分代年龄等。mark word的位长度为JVM的一个Word大小，也就是说32位JVM的Mark word为32位，64位JVM为64位。为了让一个字大小存储更多的信息，JVM将字的最低两个位设置为标记位，不同标记位下的Mark Word示意如下：
32位
在这里插入图片描述
64位
在这里插入图片描述
其中各部分的含义如下：
lock
其中无锁和偏向锁的锁标志位都是01，只是在前面的1bit区分了这是无锁状态还是偏向锁状态。JDK1.6以后的版本在处理同步锁时存在锁升级的概念，JVM对于同步锁的处理是从偏向锁开始的，随着竞争越来越激烈，处理方式从偏向锁升级到轻量级锁，最终升级到重量级锁。
JVM一般是这样使用锁和Mark Word的转载自：
当没有被当成锁时，这就是一个普通的对象，Mark Word记录对象的HashCode，锁标志位是01，是否偏向锁那一位是0。
当对象被当做同步锁并有一个线程A抢到了锁时，锁标志位还是01，但是否偏向锁那一位改成1，前23bit记录抢到锁的线程id，表示进入偏向锁状态。
当线程A再次试图来获得锁时，JVM发现同步锁对象的标志位是01，是否偏向锁是1，也就是偏向状态，Mark Word中记录的线程id就是线程A自己的id，表示线程A已经获得了这个偏向锁，可以执行同步锁的代码。
当线程B试图获得这个锁时，JVM发现同步锁处于偏向状态，但是Mark Word中的线程id记录的不是B，那么线程B会先用CAS操作试图获得锁，这里的获得锁操作是有可能成功的，因为线程A一般不会自动释放偏向锁。如果抢锁成功，就把Mark Word里的线程id改为线程B的id，代表线程B获得了这个偏向锁，可以执行同步锁代码。如果抢锁失败，则继续执行步骤5。
偏向锁状态抢锁失败，代表当前锁有一定的竞争，偏向锁将升级为轻量级锁。JVM会在当前线程的线程栈中开辟一块单独的空间，里面保存指向对象锁Mark Word的指针，同时在对象锁Mark Word中保存指向这片空间的指针。上述两个保存操作都是CAS操作，如果保存成功，代表线程抢到了同步锁，就把Mark Word中的锁标志位改成00，可以执行同步锁代码。如果保存失败，表示抢锁失败，竞争太激烈，继续执行步骤6。
轻量级锁抢锁失败，JVM会使用自旋锁，自旋锁不是一个锁状态，只是代表不断的重试，尝试抢锁。从JDK1.7开始，自旋锁默认启用，自旋次数由JVM决定。如果抢锁成功则执行同步锁代码，如果失败则继续执行步骤7。
自旋锁重试之后如果抢锁依然失败，同步锁会升级至重量级锁，锁标志位改为10。在这个状态下，未抢到锁的线程都会被阻塞。
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