涨姿势啦！Java程序员装X必备词汇之Mark Word！

我会带着你远行 2021-09-09 09:44 222阅读 0赞

大家好，我是庆哥Java，一个专注于干货分享的Java自学者！

# 写在前面 #

如果你已经知道什么是**Mark Word**，那我也希望你都好好阅读下本篇文章，因为你有可能发现不一样的切入点来帮助你更加深入的了解Mark Word，这对你来说是个很好的巩固所学知识的机会，同时也是一场技术交流，一个有逼格的程序员应该不会错过这样的机会吧！

如果你还不知道什么是Mark Word，那你更要好好阅读本篇文章了，因为Mark Word不仅是一个可以让你用来装X的词汇，实际上它是一个非常重要的概念，非常重要的知识点，对你学习Java中的各种锁是非常有必要的，也可以说是必须的，而为什么要阅读本篇文章嘞？

因为，**庆哥的文章，接地气啊，通俗易懂**，那咱就一起搞起吧！

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# 先来看下Mark Word #

Mark Word是啥？翻译过来就是**对象标记**，先通过代码让你直观看下Mark Word到底是个什么东东，来看下面代码：

class OneClass{ 
        
    }

这是啥？一个非常非常简单的类，啥也没有，就是声明了一个类对吧，好，看接下来的操作：

public static void main(String[] args) { 
            System.out.println(ClassLayout.parseInstance(new OneClass()).toPrintable());
    }

这是啥？先来看看打印出来的是些个啥？  
![image.png][]  
看得懂吗？红框中的就是对象标记Mark Word了，那今天这篇文章的目的就是让你读懂上面这张图到底是个啥？以及有哪些重要的信息！

事先声明，今天的文章，干货比较多，看起来有点费劲，请先做好准备！

开干！

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# 从对象实例开始讲起 #

\*\*什么是对象实例呢？\*\*说的简单点，我们new出来的东西就是一个对象实例，也就是平常说的什么实例化，就是你创建出来的那个在堆里面的实例对象，ok，这个概念相信大家都懂，不赘述，接下来你就有可能不知道了，你说对于一个对象实例，它有哪几部分组成呢？

1.  对象头
2.  实例数据
3.  对齐填充

这些都是啥？这里我们可以类比下我们的人，一个对象实例就好比是一个完整的人，拿你自己来类比就行，这里我们拿你自己来类比，这个对象头就是你的大脑啦，然后实例数据就好比的身体，而对齐填充就好比你的脚，画个图大概就是这样的：  
![image.png][image.png 1]  
这里可能这个对齐填充大家不是很好理解，什么意思呢？就比如说你要参加一个面试，但是人家硬性要求一米八，但是你就是一米七八，咋办，鞋垫子拯救你啊，懂我意思吧。 那这个对齐填充也是这么回事，对齐填充要求一个对象实例的大小必须是8个字节的倍数，那你不够了的话，对齐填充起作用给你整到8字节的倍数，懂了吧！

现在我们知道了，一个对象实例包括对象头，实例数据和对齐填充，其实更详细的还有如下划分，看图：  
![image.png][image.png 2]  
什么意思呢？就是你得知道这么一回事，对于对象头来说，它是分为两部分的，一是对象标记，也就是今天要注重说的Mark Word，还有一个就是Class Pointer类型指针了，咱们的重点是Mark Word！

## 实例数据和对齐填充 ##

这里先给大家简单说说什么是实例数据，帮助大家有个直观的认识！

什么叫做实例数据呢？写一个简单的代码来举例说明：  
![image.png][image.png 3]

我们这里定义了一个超级简单的Person类，里面啥也没有，这个时候我们去实例化一个Person对象，也就是这样：  
![image.png][image.png 4]

这个时候你知道我们这个对象有多大吗？实际上目前它就占16个字节，也就是对象头中的Mark Word和类型指针，说白了就是，你刚开始创建一个空荡荡的Java对象，起初里面是只有对象头的，也就是组成对象头的**对象标记Mark Word占8个字节，类型指针占8个字节（存在指针压缩的话就只有4个字节，会对齐填充4个字节）**，一共16个字节，如果这个时候我们再添加一点代码，比如这样：  
![image.png][image.png 5]

我们给Person类增加了一个属性，我们知道int占四个字节，加上对象头的16个字节，此时一共20个字节，但是一个对象的大小要是8字节的倍数，那目前20字节，所以需要到24字节才符合条件，此时就需要对齐填充4个字节，最终凑成24个字节，这个Person类中的一些东西（比如这里定义的int）就是实例数据了，另外想必这下你也更清楚什么是对齐填充了吧！

ok，到了这里，什么是实例数据，什么是对齐填充，是不是比较清晰了？当然如果你目前理解的还不是很透彻也没关系，只有一个大致知道是怎么回事就ok啦！

## 类型指针是什么 ##

这是个啥意思呢？我们来看，比如我们创建一个Person对象，我们一般怎么写，是不是这样：

Person p = new Person()

别看这一行简单的代码，你得分清楚几个概念了，首先就是new person()，这个大家最熟悉，就是创建一个新的对象，在哪，是在堆中创建吧，然后就是这个p了，它是啥，这个是对象引用，存储在哪，知道吧，这个是在栈内存，那么这个Person呢？是不是很多人就不太清楚了呢？

记住了，这个Person可以**理解成一个模板**，就好比人类，然后后面new Person()生产出具体的某个人，而这个Person就是个生产出这个人的模具，最重要的要知道，这个Person存在哪里，它是在方法区的，结合上面说的对象标记，来看一张图：

![image.png][image.png 6]  
一定要注意这个Person的位置在哪里！它是存在方法区的，这个是java虚拟机的知识了，先作简单了解即可！

而这里的类型指针，就是指向这个Person类的指针了！那么关于什么是类型指针，你是否也有一个简单的认识了？不再是一个陌生的词汇了吧！

这就ok啦，咱们继续，重难点还在后面嘞！

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# 详解Mark Word #

对于一个Java对象来说，对象头是极其重要的，对象头主要有对象标记和类型指针两部分组成，接下来需要重点看下对象标记，也就是Mark Word，下面是针对64位JVM（那也就是说还有32位的，考虑到现在基本都是64的了，32的直接pass掉）的Mark Word来说的，它的组成是这样的：  
![image.png][image.png 7]  
第一次看到这张图会觉得比较懵，没事，很正常，我刚开始学习也是这样，别着急，经过下面的一步步的分析，你就会清晰很多！首先记住，上图表示的就是一个Mark Word的内部是啥样的！我们之前不是说了嘛，对象标记Mark Word是占8字节的，那也就是64bit，那这64bit都是存储的啥，上面这种图就给出了答案，你看这里：

![image.png][image.png 8]

一个Mark Word就是8字节64位，里面存储了啥，就得看上面这张图，有内味儿了吧，上面这张图是不是稍微熟悉了一点点，那现在你应该知道这么些东西：

> 一个Java对象由对象头，实例数据和对齐填充组成，其中对象头是极其重要的，对象头是由对象标记Mark Word和类型指针组成，其中又以Mark Word最重要，对于Mark Word它占8个字节也就是64位！

ok，以上内容都清楚吧！那咱就继续！

接下来咱就以锁这个切入点去详细的看看这个Mark Word！

我们都知道在并发情况下也就是要解决线程安全的话要加锁，其实这个加锁就是对对象加锁，那如何去判断或者说知道这个对象加锁了没有或者加的什么锁，这些个信息其实就保存在对象头中的Mark Word中，上面这张图就是关于一个Mark Word的具体结构，可以看出，一个Java对象其实在不同的状态下，它是不一样的，主要是有不同的锁，比如没有锁，轻量级锁，还有什么偏向锁，重量级锁等等，不同的锁，在Mark Word中就会有不同的状态标记。

## JOL的引入 ##

只看这些，其实是比较晦涩难懂的，接下来需要结合代码来看下：

![image.png][image.png 9]

这就是一个空类，啥也没有，要怎么看这个对象标记Mark Word呢？这里我们需要加入一个依赖，也就是你的Java项目是个maven项目，可以引入pom依赖，然后添加以下依赖：

<dependency>
      <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
      <artifactId>jol-core</artifactId>
      <version>0.10</version>
    </dependency>

这个依赖是干嘛的呢？这是一个代码工具叫做JOL，也就是Java Object Layout，主要就是用来**分析java虚拟机中的对象布局**的，也就是在java对象在虚拟机中的大小和分布，ok，接下来加入上述这个依赖之后我们就可以这样操作，看代码：

![image.png][image.png 10]

这样我们就可以看出使用虚拟机的一些情况，看打印输出：  
![image.png][image.png 11]  
接着我们就来看下我们创建的那个空类是怎样的一个情况，可以这样操作：

MyClass myClass = new MyClass();
    //打印出相关的对象头信息
    System.out.println(ClassLayout.parseInstance(myClass).toPrintable());

得出以下内容：  
![image.png][image.png 12]

OK了，相关信息打印出来了，记住这是myclass的相关内部信息，那这些都是啥呢？看上面的图，**是不是有个“Object header”啥意思？不就是对象头嘛**，然后我们来看这里：

![image.png][image.png 13]

这是啥？主要就是来看我们的一个空对象占多大空间，之前也说了，对象头包括对象标记8字节和类型指针8字节，我们先来看对象标记，是不是这个：

![image.png][image.png 14]

也就是起始位置是0，然后前进4个字节，此时的起始位置就变成了4，接着再前进4个字节，那此时起始位置就成了8，此时对象标记就占8个字节，这没啥问题，接着我们看，起始位置是8，然后继续前进4字节，到达12的时候，其实此时类型指针就结束了，也就是8到12，类型指针就占了4字节，看这句话：  
![image.png][image.png 15]

也就是此时这个对象就占据12个字节，可是不是说占据16个字节才对吗？我们知道java对象所占大小需要是8字节的整数倍，那为了满足这块，就又对齐填充了4字节，最终达到16字节 。

为什么会这样？其实是因为这里发生了指针压缩，在说这个指针压缩之前，需要明白这样的一东西：  
![image.png][image.png 16]

我们通过代码来说下：  
![image.png][image.png 17]

我们在空类中加入一个char类型，再看下结果：

![image.png][image.png 18]

接着我们再看一个：  
![image.png][image.png 19]

我就问此时你说会进行对齐填充几个字节？思考一下：

![image.png][image.png 20]

为什么是6，一定要想明白了，记住8的倍数哦！对了，一个对象有多大，记得可以看这里：

![image.png][image.png 21]

## 指针压缩 ##

接着我们再说之前指针压缩的问题，也就是类型指针是占8个字节的，可是实际上只占了4个字节，这就是指针压缩的问题，这里我们需要这么一个jvm参数，就是它：

java -XX:+PrintCommandLineFlags -version

我们执行看下：  
![image.png][image.png 22]

也就是默认开启了指针压缩，所以我们的类型指针才变成了4字节，接着我们可以把这个指针压缩给关闭掉，可以这样操作：  
![image.png][image.png 23]

再看：  
![image.png][image.png 24]

此时就正确啦，就是对象标记占8个字节，类型指针也占8个字节，也就是对象头16个字节。

我们之前说过，一个java对象包括对象头，实例数据和对齐填充，经过我们上面的讲解，然后在看下面一张图，我相信你可以秒懂：  
![image.png][image.png 25]

有没有一种豁然开朗的感觉？到了这里就需要分析最后一波，就是value值了，也就是这部分值（注意我们重点在Mark Word的value值上）：

![image.png][image.png 26]

## value值分析 ##

那这里需要再看看一下这张非常重要的图了：  
![image.png][image.png 27]  
然后再来看我们这里创建的类：  
![image.png][image.png 28]

这就是一个普通的类，没有加锁，也就是最普通的无锁，我们再看它的对象结构是啥：

![image.png][image.png 29]

我们主要来看value这部分，这里我们仍然需要对照Mark Word的结构来看，这里是无锁结构，所以我们需要看的是这里：

![image.png][image.png 30]  
注意重点等下我们需要看下这个锁标志位，然后下面看一个对照图：

## 一张图理解Mark Word ##

![image.png][image.png 31]

要仔细看这张图了，懂了这个，基本上你就掌握了Mark Word！为了让你更加的清晰，再给你来一张图：  
![image.png][image.png 32]

# 总结 #

对于一个Java对象而言，Mark Word是相当重要的，而且它是你后续学习并发编程，研究Java中的各种锁需要必会的知识，刚开始可能觉得是个新奇陌生的词汇，但是等你慢慢的去接触它。了解它，你会发现它真的能帮你解决很多看起来很难的知识，会让你觉得那些看起来很高大上的东西，原来是这么回事啊，比如偏向锁，轻量级锁什么的，总之，作为一个Java程序员，Mark Word是你需要要掌握的！

当然，由于个人水平有限，本篇描述可能存在有误的地方，烦请指正，大家共同学习，一起进步！

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[image.png 9]: /images/20210813/8dee0adbdac249d1a798ea14c44f91be.png
[image.png 10]: /images/20210813/6e5d3f013ae241a689d7137e5f761d0e.png
[image.png 11]: /images/20210813/671f756ee232475ab35ce75a7b79e3b3.png
[image.png 12]: /images/20210813/53c91e0a8510400e8f454b562dda7abb.png
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