java通过jol-core库分析对象内存分布以及查看Synchronized锁升级过程

r囧r小猫 2024-02-20 09:17 43阅读 0赞

在Java开发中，我们可以借助jol-core这个库来查看对象内存信息。

引入依赖：

<dependency>
          <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
          <artifactId>jol-core</artifactId>
          <version>0.17</version>
    </dependency>

要查看对象内存信息，我们只需要调用ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable()

如下所示的代码，是查看两个对象信息：

package com.xxx.mem;
    import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;
    public class ObjectPrintExample {
        public static void main(String[] args) {
            Object object = new Object();
            System.out.println(ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable());
            Object[] arr = new Object[10];
            System.out.println(ClassLayout.parseInstance(arr).toPrintable());
        }
    }

运行程序，打印信息如下所示：

![b5b03ebef42048d6b84877f69b062f6b.png][]

从打印内容来看，我们看到了对象包含：对象头，对象体，对齐字节。

其中对象头包括： mark word,klass word,数组长度。如果对象不是数组，数组长度可以忽略不记，上图中，我们打印object，数组长度就没有体现（array length）。

我们这里重点关注一下对象头中的mark word，如下所示：

![e3acdc086349452ca47a3ed948a7eda2.png][]

这里面通过对象头64位中的最后3位的值，我们看到它们取值不同，可能会出现几种状态，其中无锁 、偏向锁、轻量级锁，重量级锁正是Sychronized锁升级过程中表现出来的升级状态。

下面我们通过一段代码的运行来感受一下这几个状态的变化：

package com.xxx.mem;
    import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    public class LayoutPrintExample {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            Object o = new Object();
            // Step 1
            System.out.println(ClassLayout.parseInstance(new Object()).toPrintable());
            TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
            // Step 2
            System.out.println(ClassLayout.parseInstance(new Object()).toPrintable());
            //Step 3
            synchronized(o) {
                System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
            }
            // Step 4
            new Thread(()-> {
                synchronized(o) {
                    System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
                }
            }).start();
            // Step 5
            new Thread(()-> {
                synchronized(o) {
                    System.out.println(ClassLayout.parseInstance(o).toPrintable());
                }
            }).start();
        }
    }

这段代码直接运行，可能达不到我们需要的效果，因为jdk默认不会开启偏向锁，所以我们要手动开启，并且设置一个延时4秒，这样我们正好看清整个锁升级过程。

虚拟机参数：-XX:BiasedLockingStartupDelay=4 -XX:+UseBiasedLocking

![e13c497c4e574a4c8338789355148674.png][]

运行程序，打印结果：

![bbe56cfb40da46d9a4616db2a3443166.png][]

这个结果的解释：

step1，程序刚开始运行，因为开启了偏向锁，第一次打印无锁状态。

step2，这里睡眠4秒，相当于延时4秒，虚拟机偏向锁生效，打印出偏向锁状态。

step3，由于程序调用synchronized，对象锁升级为轻量级锁。

step4，在线程中调用synchronized，这时候竞争并不是很激烈，还是轻量级锁。

step5，在另一个线程中调用synchronized，相当于多线程环境，这时候竞争激烈，自身cas已经无法满足需求，对象锁升级为重量级锁。

这里我们通过对象头markword也看出了锁状态，分别是non-biasable,biasable,thin lock,thin lock,fat lock。另外，通过16进制对应的二进制结果也验证了一下markword对应后三位状态。

jol-core可能因为版本不同，显示的markword，可能是十六进制，也有可能是二进制，如果是二进制，我们需要注意，是否为小端序、大端序，如果端序搞错，结果有可能不是我们期望的锁状态。

[b5b03ebef42048d6b84877f69b062f6b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/20/589a24f3e5614b60ad742c274ac9ddf2.png
[e3acdc086349452ca47a3ed948a7eda2.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/20/a40de7842ef14660ba28f17d223972ca.png
[e13c497c4e574a4c8338789355148674.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/20/63f223f51bee49ddaf996f4b1f37549e.png
[bbe56cfb40da46d9a4616db2a3443166.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/20/89502561e3a04275ae51a3f942e33971.png