为什么要学习Java对象头
学习Java对象头主要是为了解synchronized底层原理，synchronized锁升级过程，Java并发编程等。
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，这些标记字段组成了对象头。
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）。
也就是说 JAVA对象 = 对象头 + 实例数据 + 对象填充。
其中，对象头由两部分组成，一部分用于存储自身的运行时数据，称之为 Mark Word，另外一部分是类型指针，及对象指向它的类元数据的指针。
对象头 = Mark Word + 类型指针
（未开启指针压缩的情况下）
在32位系统中，Mark Word = 4 bytes = 32 bits，对象头 = 8 bytes = 64 bits；
在64位系统中，Mark Word = 8 bytes = 64 bits ，对象头 = 16 bytes = 128bits；
bytes 是字节，bits 是位。所以说，在32位JVM虚拟机系统中，Mark Word部分，占了4个字节，Klass Word部分也占了4个字节，所以，对象头大小为8个字节。在64位JVM虚拟机系统中，Mark Word部分，占了8个字节，Klass Word部分也占了8个字节，所以，对象头大小为16个字节。
32位虚拟机对象头
32位虚拟机普通对象的对象头
|-----------------------------------------------------------|
| Object Header (64 bits) |
|---------------------------------|-------------------------|
| Mark Word (32 bits) | Klass Word (32 bits) |
|---------------------------------|-------------------------|
32位虚拟机数组对象的对象头
|---------------------------------------------------------------------------------|
| Object Header (96 bits) |
|--------------------------------|-----------------------|------------------------|
| Mark Word(32bits) | Klass Word(32bits) | array length(32bits) |
|--------------------------------|-----------------------|------------------------|
32位虚拟机对象头详情如下
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Object Header(64bits) |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Mark Word(32bits) | Klass Word(32bits) | State |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| hashcode:25 | age:4 | biased_lock:0 | 01 | OOP to metadata object | Nomal |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| thread:23 | epoch:2 | age:4 | biased_lock:1 | 01 | OOP to metadata object | Biased |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| ptr_to_lock_record:30 | 00 | OOP to metadata object | Lightweight Locked |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| ptr_to_heavyweight_monitor:30 | 10 | OOP to metadata object | Heavyweight Locked |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | 11 | OOP to metadata object | Marked for GC |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
64位虚拟机对象头
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Object Header(128bits) |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Mark Word(64bits) | Klass Word(64bits) | State |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| unused:25|identity_hashcode:31|unused:1|age:4|biase_lock:0| 01 | OOP to metadata object | Nomal |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| thread:54| epoch:2 |unused:1|age:4|biase_lock:1| 01 | OOP to metadata object | Biased |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| ptr_to_lock_record:62 | 00 | OOP to metadata object | Lightweight Locked |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| ptr_to_heavyweight_monitor:62 | 10 | OOP to metadata object | Heavyweight Locked |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | 11 | OOP to metadata object | Marked for GC |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
lock:2位的锁状态标记位，由于希望用尽可能少的二进制位表示尽可能多的信息，所以设置了lock标记。该标记的值不同，整个mark word表示的含义不同。
| biased_lock | lock | 状态 |
|---|---|---|
| 0 | 01 | 无锁 |
| 1 | 01 | 偏向锁 |
| 0 | 00 | 轻量级锁 |
| 0 | 10 | 重量级锁 |
| 0 | 11 | GC标记 |
biased_lock：对象是否启用偏向锁标记，只占1个二进制位。为1时表示对象启用偏向锁，为0时表示对象没有偏向锁。
age：4位的Java对象年龄。在GC中，如果对象在Survivor区复制一次，年龄增加1。当对象达到设定的阈值时，将会晋升到老年代。默认情况下，并行GC的年龄阈值为15，并发GC的年龄阈值为6。由于age只有4位，所以最大值为15，这就是-XX:MaxTenuringThreshold选项最大值为15的原因。
identity_hashcode：25位的对象标识Hash码，采用延迟加载技术。调用方法System.identityHashCode()计算，并会将结果写到该对象头中。当对象被锁定时，该值会移动到管程Monitor中。
thread：持有偏向锁的线程ID。
epoch：偏向时间戳。
ptr_to_lock_record：指向栈中锁记录的指针。
ptr_to_heavyweight_monitor：指向管程Monitor的指针。
如何查看对象头
查看对象头，就需要用到借助JOL工具。
<dependency>
<groupId>org.openjdk.jol</groupId>
<artifactId>jol-core</artifactId>
<version>0.10</version>
</dependency>
import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;
import org.openjdk.jol.vm.VM;
import static java.lang.System.out;
public class TestBiased {
public static void main(String[] args) {
Dog d= new Dog();
//打印JVM的详细信息
out.println(VM.current().details());
//打印对应的对象头信息
out.println(ClassLayout.parseInstance(a).toPrintable());
}
}
class Dog {
}
打印，大概如下。
21:46:08.204 c.TestBiased [main] - # Running 64-bit HotSpot VM.
# Objects are 8 bytes aligned.
# Field sizes by type: 8, 1, 1, 2, 2, 4, 4, 8, 8 [bytes]
# Array element sizes: 8, 1, 1, 2, 2, 4, 4, 8, 8 [bytes]
21:46:08.215 TestBiased [main] - cn.itcast.test.Dog object internals:
OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE
0 4 (object header) 01 00 00 00 (00000001 00000000 00000000 00000000) (1)
4 4 (object header) 00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
8 4 (object header) 50 c8 e1 3f (01010000 11001000 11100001 00111111) (1071761488)
12 4 (object header) 71 01 00 00 (01110001 00000001 00000000 00000000) (369)
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total
如果打印不一样，可以加VM options参数-XX:-UseCompressedOops，关闭指针压缩。
要看懂VALUE这串数还得了解一下小端存储
一个对象创建时：
如果开启了偏向锁（默认开启），那么对象创建后，markword 值为 0x05 即最后 3 位为 101，这时它的
thread、epoch、age 都为 0
偏向锁是默认是延迟的，不会在程序启动时立即生效，如果想避免延迟，可以加 VM 参数-XX:BiasedLockingStartupDelay=0 来禁用延迟
如果没有开启偏向锁，那么对象创建后，markword 值为 0x01 即最后 3 位为 001，这时它的 hashcode、
age 都为 0，第一次用到 hashcode 时才会赋值
参考
memory-efficient-java
深入理解Java的对象头mark word
Java对象头详解
java校招面试
Java对象结构与锁实现原理及MarkWord详解
干掉面试官1-synchronized底层原理（从Java对象头说到即时编译优化）
探究java对象头——大端存储与小端存储