打印Java对象头
对象头形式
JVM中对象头的方式有以下两种（以32位JVM为例）
普通对象
|--------------------------------------------------------------|
| Object Header (64 bits) |
|------------------------------------|-------------------------|
| Mark Word (32 bits) | Klass Word (32 bits) |
|------------------------------------|-------------------------|
数组对象
|---------------------------------------------------------------------------------|
| Object Header (96 bits) |
|--------------------------------|-----------------------|------------------------|
| Mark Word(32bits) | Klass Word(32bits) | array length(32bits) |
|--------------------------------|-----------------------|------------------------|
对象头的组成
Mark Word
这部分主要用来存储对象自身的运行时数据，如hashcode、gc分代年龄等。mark word的位长度为JVM的一个Word大小，也就是说32位JVM的Mark word为32位，64位JVM为64位。 为了让一个字大小存储更多的信息，JVM将字的最低两个位设置为标记位，不同标记位下的Mark Word示意如下：
|-------------------------------------------------------|--------------------|
| Mark Word (32 bits) | State |
|-------------------------------------------------------|--------------------|
| identity_hashcode:25 | age:4 | biased_lock:1 | lock:2 | Normal |
|-------------------------------------------------------|--------------------|
| thread:23 | epoch:2 | age:4 | biased_lock:1 | lock:2 | Biased |
|-------------------------------------------------------|--------------------|
| ptr_to_lock_record:30 | lock:2 | Lightweight Locked |
|-------------------------------------------------------|--------------------|
| ptr_to_heavyweight_monitor:30 | lock:2 | Heavyweight Locked |
|-------------------------------------------------------|--------------------|
| | lock:2 | Marked for GC |
|-------------------------------------------------------|--------------------|
|--------------------------------|-----------------------|------------------------|
| biased_lock | lock | state |
|--------------------------------|-----------------------|------------------------|
| 0 | 01 | 无锁 |
|--------------------------------|-----------------------|------------------------|
| 1 | 01 | 偏向锁 |
|--------------------------------|-----------------------|------------------------|
| | 00 | 轻量级锁 |
|--------------------------------|-----------------------|------------------------|
| | 10 | 重量级锁 |
|--------------------------------|-----------------------|------------------------|
| | 11 | GC |
|--------------------------------|-----------------------|------------------------|
- 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。
- 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。
- biased_lock：偏向锁标记，为1时表示对象启用偏向锁，为0时表示对象没有偏向锁。
- lock: 锁状态标记位，该标记的值不同，整个mark word表示的含义不同。
- 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。
class pointer
这一部分用于存储对象的类型指针，该指针指向它的类元数据，JVM通过这个指针确定对象是哪个类的实例。该指针的位长度为JVM的一个字大小，即32位的JVM为32位，64位的JVM为64位。
如果应用的对象过多，使用64位的指针将浪费大量内存，统计而言，64位的JVM将会比32位的JVM多耗费50%的内存。为了节约内存可以使用选项+UseCompressedOops开启指针压缩，其中，oop即ordinary object pointer普通对象指针。开启该选项后，下列指针将压缩至32位：
- 每个Class的属性指针（即静态变量）
- 每个对象的属性指针（即对象变量）
- 普通对象数组的每个元素指针
当然，也不是所有的指针都会压缩，一些特殊类型的指针JVM不会优化，比如指向PermGen的Class对象指针(JDK8中指向元空间的Class对象指针)、本地变量、堆栈元素、入参、返回值和NULL指针等。
array length
如果对象是一个数组，那么对象头还需要有额外的空间用于存储数组的长度，这部分数据的长度也随着JVM架构的不同而不同：32位的JVM上，长度为32位；64位JVM则为64位。64位JVM如果开启+UseCompressedOops选项，该区域长度也将由64位压缩至32位。
打印对象头
注：以下测试我本机是64位，无锁：unused:25 | identity_hashcode:31 | unused:1 | age:4 | biased_lock:1 | lock:2；偏向锁：thread:54 | epoch:2 | unused:1 | age:4 | biased_lock:1 | lock:2
引入打印工具
<dependency>
<groupId>org.openjdk.jol</groupId>
<artifactId>jol-core</artifactId>
<version>0.8</version>
<scope>test</scope>
</dependency>
代码：
static class A {
boolean flag = false;
}
public static void main(String[] args){
A a = new A();
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(a).toPrintable());
}
输出结果：
...A 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) 93 c2 00 f8 (10010011 11000010 00000000 11111000) (-134167917)
12 1 boolean A.flag false
13 3 (loss due to the next object alignment)
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 3 bytes external = 3 bytes total
最后两位是lock01，表示无锁或者是偏向锁。则倒数第三位是biased_lock0,标识当前对象无锁。
00000 0 01
JVM启动时会进行一系列的复杂活动，比如装载配置，系统类初始化等等。在这个过程中会使用大量synchronized关键字对对象加锁，且这些锁大多数都不是偏向锁。为了减少初始化时间，JVM默认延时加载偏向锁。这个延时的时间大概为4s左右，具体时间因机器而异。当然我们也可以设置JVM参数 -XX:BiasedLockingStartupDelay=0 来取消延时加载偏向锁。
修改代码：
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread.sleep(5000);
A a = new A();
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(a).toPrintable());
}
输出结果：
...A object internals:
OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE
0 4 (object header) 05 00 00 00 (00000101 00000000 00000000 00000000) (5)
4 4 (object header) 00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
8 4 (object header) 93 c2 00 f8 (10010011 11000010 00000000 11111000) (-134167917)
12 1 boolean A.flag false
13 3 (loss due to the next object alignment)
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 3 bytes external = 3 bytes total
最后两位是lock01，表示无锁或者是偏向锁。则倒数第三位是biased_lock1,标识当前对象可偏向(Thread的值还是0)。
00000 0 01
前面说过，identity_hashcode对象标识Hash码，采用延迟加载技术。 修改代码
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread.sleep(5000);
A a = new A();
System.out.println(System.identityHashCode(a));
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(a).toPrintable());
}
输出结果：
777874839
A object internals:
OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE
0 4 (object header) 01 97 6d 5d (00000001 10010111 01101101 01011101) (1567463169)
4 4 (object header) 2e 00 00 00 (00101110 00000000 00000000 00000000) (46)
8 4 (object header) 93 c2 00 f8 (10010011 11000010 00000000 11111000) (-134167917)
12 1 boolean A.flag false
13 3 (loss due to the next object alignment)
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 3 bytes external = 3 bytes total
00000001标识无锁状态 ,777874839十进制转二进制结果是2e 5d 6d 97