上一篇文章中簡單介紹過synchronized關鍵字的方式，其中，同步代碼塊使用monitorenter和monitorexit兩個指令實現，同步方法使用ACC_SYNCHRONIZED標記符實現。后面幾篇文章會從JVM源碼的角度更加深入，層層剝開synchronized的面紗。

在進入正題之前，肯定有些基礎知識需要鋪墊，那么先來看一下一個容易被忽略的但是又很重要的知識點 —— Java對象模型 。

大家都知道的是，Java對象保存在堆內存中。在內存中，一個Java對象包含三部分：對象頭、實例數據和對齊填充。其中對象頭是一個很關鍵的部分，因為對象頭中包含鎖狀態標志、線程持有的鎖等標志。這篇文章就主要從Java對象模型入手，找一找我們關系的對象頭以及對象頭中和鎖相關的運行時數據在JVM中是如何表示的。

Java的對象模型

任何一個接觸過Java的人都知道，Java是一種面向對象語言。在學習Java的過程中你一定對下面兩句話不陌生：

1、在面向對象的軟件中，對象(Object)是某一個類(Class)的實例。?維基百科

我們還知道，在JVM的內存結構中，對象保存在堆內存中，而我們在對對象進行操作時，其實操作的是對象的引用。那么對象本身在JVM中的結構是什么樣的呢？本文的所有分析均基于HotSpot虛擬機。

oop-klass model

HotSpot是基于c++實現，而c++是一門面向對象的語言，本身是具備面向對象基本特征的，所以Java中的對象表示，最簡單的做法是為每個Java類生成一個c++類與之對應。但HotSpot JVM并沒有這么做，而是設計了一個OOP-Klass Model。OOP(Ordinary Object Pointer)指的是普通對象指針，而Klass用來描述對象實例的具體類型。

為什么HotSpot要設計一套oop-klass model呢？答案是：HotSopt JVM的設計者不想讓每個對象中都含有一個vtable(虛函數表)

這個解釋似乎可以說得通。眾所周知，C++和Java都是面向對象的語言，面向對象語言有一個很重要的特性就是多態。關于多態的實現，C++和Java有著本質的區別。

多態是面向對象的最主要的特性之一，是一種方法的動態綁定，實現運行時的類型決定對象的行為。多態的表現形式是父類指針或引用指向子類對象，在這個指針上調用的方法使用子類的實現版本。多態是IOC、模板模式實現的關鍵。

在C++中通過虛函數表的方式實現多態，每個包含虛函數的類都具有一個虛函數表(virtual table)，在這個類對象的地址空間的最靠前的位置存有指向虛函數表的指針。在虛函數表中，按照聲明順序依次排列所有的虛函數。由于C++在運行時并不維護類型信息，所以在編譯時直接在子類的虛函數表中將被子類重寫的方法替換掉。

在Java中，在運行時會維持類型信息以及類的繼承體系。每一個類會在方法區中對應一個數據結構用于存放類的信息，可以通過Class對象訪問這個數據結構。其中，類型信息具有superclass屬性指示了其超類，以及這個類對應的方法表(其中只包含這個類定義的方法，不包括從超類繼承來的)。而每一個在堆上創建的對象，都具有一個指向方法區類型信息數據結構的指針，通過這個指針可以確定對象的類型。

上面這段是我從網上摘取過來的，說的有一定道理，但是也不全對。至于為啥，我會在后文介紹到Klass的時候細說。

關于opp-klass模型的整體定義，在HotSpot的源碼中可以找到。

oops模塊可以分成兩個相對獨立的部分：OOP框架和Klass框架。

在oopsHierarchy.hpp里定義了oop和klass各自的體系。

oop-klass結構

oop體系：

//定義了oops共同基類typedefclassoopDesc*oop;//表示一個Java類型實例typedefclassinstanceOopDesc*instanceOop;//表示一個Java方法typedefclassmethodOopDesc*methodOop;//表示一個Java方法中的不變信息typedefclassconstMethodOopDesc*constMethodOop;//記錄性能信息的數據結構typedefclassmethodDataOopDesc*methodDataOop;//定義了數組OOPS的抽象基類typedefclassarrayOopDesc*arrayOop;//表示持有一個OOPS數組typedefclassobjArrayOopDesc*objArrayOop;//表示容納基本類型的數組typedefclasstypeArrayOopDesc*typeArrayOop;//表示在Class文件中描述的常量池typedefclassconstantPoolOopDesc*constantPoolOop;//常量池告訴緩存typedefclassconstantPoolCacheOopDesc*constantPoolCacheOop;//描述一個與Java類對等的C++類typedefclassklassOopDesc*klassOop;//表示對象頭typedefclassmarkOopDesc*markOop;

上面列出的是整個Oops模塊的組成結構，其中包含多個子模塊。每一個子模塊對應一個類型，每一個類型的OOP都代表一個在JVM內部使用的特定對象的類型。

從上面的代碼中可以看到，有一個變量opp的類型是oppDesc?，OOPS類的共同基類型為oopDesc。

在Java程序運行過程中，每創建一個新的對象，在JVM內部就會相應地創建一個對應類型的OOP對象。在HotSpot中，根據JVM內部使用的對象業務類型，具有多種oopDesc的子類。除了oppDesc類型外，opp體系中還有很多instanceOopDesc、arrayOopDesc?等類型的實例，他們都是oopDesc的子類。

這些OOPS在JVM內部有著不同的用途，例如，instanceOopDesc表示類實例，arrayOopDesc表示數組。也就是說，當我們使用new創建一個Java對象實例的時候，JVM會創建一個instanceOopDesc對象來表示這個Java對象。同理，當我們使用new創建一個Java數組實例的時候，JVM會創建一個arrayOopDesc對象來表示這個數組對象。

在HotSpot中，oopDesc類定義在oop.hpp中，instanceOopDesc定義在instanceOop.hpp中，arrayOopDesc定義在arrayOop.hpp中。

簡單看一下相關定義：

classoopDesc {friendclassVMStructs;private:volatilemarkOop _mark;union_metadata {wideKlassOop _klass;narrowOop _compressed_klass;}_metadata;private:// field addresses in oopvoid*field_base(intoffset)const;jbyte*byte_field_addr(intoffset)const;jchar*char_field_addr(intoffset)const;jboolean*bool_field_addr(intoffset)const;jint*int_field_addr(intoffset)const;jshort*short_field_addr(intoffset)const;jlong*long_field_addr(intoffset)const;jfloat*float_field_addr(intoffset)const;jdouble*double_field_addr(intoffset)

總結

以上是生活随笔為你收集整理的java对象模型 指令_深入理解多线程（二）—— Java的对象模型的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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