JUC并发编程：Monitor和对象结构

1. Monitor

Monitor官方文档

       我们可以把Monitor理解为一个同步工具，也可以认为是一种同步机制。它通常被描述为一个对象，所有的Java对象都是天生的Monitor，每一个Java对象都有成为Monitor的潜质。因为在Java的设计中 ，每一个Java对象都带了一把看不见的锁，它叫做内部锁或者Monitor锁。

       Monitor 是线程私有的数据结构，每一个线程都有一个可用monitor record列表，同时还有一个全局的可用列表。每一个被锁住的对象都会和一个monitor关联（对象头的MarkWord中的LockWord指向monitor的起始地址），同时monitor中有一个Owner字段存放拥有该锁的线程的唯一标识，表示该锁被这个线程占用。

moniter结构:

       获取对象锁的过程，其实是获取monitor对象的所有权的过程。哪个线程持有了monitor对象，那么哪个线程就获得了锁，获得了锁的对象可以重复的来获取monitor对象，但是同一个线程每获取一次monitor对象所有权锁计数就加一，在解锁的时候也是需要将锁计数减成0才算真的释放了锁。
       monitor对象，我们其实在Java的反编译文件中并没有看到。这个对象是存放在对象头中的。

1.1 对象的结构

       在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。所谓对齐填充是指如果对象总大小不是4字节的整数倍，会填充上一段内存地址使之成为整数倍。

下图所示为64位JVM堆中的Java对象结构：

对象头在对象的最前端，包含两部分或者三部分：Mark Word、Klass Word，如果对象是一个数组，那么还可能包含第三部分：数组的长度。

1.1.1 MarkWord

       MarkWord主要存储对象运行时的一部分数据，这里面主要包含对象的hashcode、GC年龄分代、synchronized锁信息（锁状态标志位、线程锁标记、偏向线程ID、偏向时间戳）等等。

       MarkWord 在32位和64位虚拟机上的大小分别位32bit 和 64bit，它的最后 2 bit 是锁标志位，用来标记当前对象的状态。

1.1.2 Klass Word

       里面存的是一个地址，占32位或64位，是一个指向当前对象所属于的类的地址，可以通过这个地址获取到它的元数据信息。klass 包含类的元数据信息，像类的方法，常量池等。你可以把它当作 java 里的 java.lang.Class 对象。

       如果应用的对象过多，使用64位的指针将浪费大量内存。64位的JVM比32位的JVM多耗费50%的内存。 现在使用的64位 JVM会默认使用选项+UseCompressedOops 开启指针压缩，将指针压缩至32位。

1.1.3 数组长度

       如果这个对象是数组类对象，那么如上图右侧所示，会在对象头里额外的添加一个记录数组长度的字段。

以64位操作系统为例，对象头存储内容图例

• age：Java GC标记位对象年龄。
• identity_hashcode：对象标识Hash码，采用延迟加载技术。当对象使用HashCode()计算后，并会将结果写到该对象头中。当对象被锁定时，该值会移动到线程Monitor中。
• thread：持有偏向锁的线程ID和其他信息。这个线程ID并不是JVM分配的线程ID号，和Java Thread中的ID是两个概念。
• epoch：偏向时间戳。
• ptr_to_lock_record：指向栈中锁记录的指针。
• ptr_to_heavyweight_monitor：指向线程Monitor的指针。

1.1.4 🌰

class Student{
    boolean flag=false;
}
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Student student=new Student();
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(student).toPrintable());
    }
}
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