Java对象模型OOP-Klass
一个Java类在JVM中使用OOP-Klass模型用来描述class的属性和行为。
OOP（Ordinary Object Pointer）是普通对象指针， 把对象模型拆分为OOP和Klass两部分是因为不希望每个对象都有一个C ++ vtbl指针， 因此普通的oops没有任何虚拟功能。 他们将所有“虚拟”函数转发到它们的klass，klass具有vtbl并根据对象的实际类型执行C ++调度。
1 OOP
1.1 oopDesc结构
oopDesc是对象类的最高基类，oopDesc是抽象的。位于oop.cpp文件中。
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class oopDesc {
friend class VMStructs;
private:
volatile markOop _mark; //对象头
//元数据
union _metadata {
Klass* _klass; // 对应的Klass对象
narrowKlass _compressed_klass;
} _metadata;
oopDesc主要包含两部分
_mark：是一个markOop实例，它描述了一个对象的头信息，用于存储对象的运行时记录信息，如哈希值、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等：_metadata：包含一个普通_klass和一个压缩后的_compressed_klass。
1.2 markOop类结构
描述了一个对象的头信息，如哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等等。
hash： 保存对象的哈希码 age： 保存对象的分代年龄 biased_lock： 偏向锁标识位 lock： 锁状态标识位 JavaThread*： 保存持有偏向锁的线程ID epoch： 保存偏向时间戳
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// 32 bits: 32位虚拟机
// --------
// hash:25 ------------>| age:4 biased_lock:1 lock:2 (normal object)
// JavaThread*:23 epoch:2 age:4 biased_lock:1 lock:2 (biased object)
// size:32 ------------------------------------------>| (CMS free block)
// PromotedObject*:29 ---------->| promo_bits:3 ----->| (CMS promoted object)
//
// 64 bits: 64位虚拟机
// --------
// unused:25 hash:31 -->| unused:1 age:4 biased_lock:1 lock:2 (normal object)
// JavaThread*:54 epoch:2 unused:1 age:4 biased_lock:1 lock:2 (biased object)
// PromotedObject*:61 --------------------->| promo_bits:3 ----->| (CMS promoted object)
// size:64 ----------------------------------------------------->| (CMS free block)
//
// unused:25 hash:31 -->| cms_free:1 age:4 biased_lock:1 lock:2 (COOPs && normal object)
// JavaThread*:54 epoch:2 cms_free:1 age:4 biased_lock:1 lock:2 (COOPs && biased object)
// narrowOop:32 unused:24 cms_free:1 unused:4 promo_bits:3 ----->| (COOPs && CMS promoted object)
// unused:21 size:35 -->| cms_free:1 unused:7 ------------------>| (COOPs && CMS free block)
对象锁状态
markOop中不同的锁标识位，代表着不同的锁状态：
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// - the two lock bits are used to describe three states: locked/unlocked and monitor.
//
// [ptr | 00] locked ptr points to real header on stack
// [header | 0 | 01] unlocked regular object header
// [ptr | 10] monitor inflated lock (header is wapped out)
// [ptr | 11] marked used by markSweep to mark an object
// not valid at any other time
对象头信息根据对象的状态复用自己的存储空间，不同锁状态下，对象存储空间存储的内容有所不同。
| 锁状态 | 存储内容 | 锁标志位 | 偏向锁标志位 |
|---|---|---|---|
| 无锁 | 哈希码、分代年龄 | 0 | 01 |
| 偏向锁 | 线程ID、时间戳、对象分代年龄 | 1 | 01 |
| 轻量级锁 | 指向栈中锁记录的指针ptr | 无 | 00 |
| 重量级锁 | 指向monitor的指针ptr | 无 | 10 |
| GC标记 | 无 | 无 | 11 |
32位虚拟机中，无锁状态对象的存储内容如下
| 锁状态 | 25 bit | 4 bit | 1 bit | 2 bit |
|---|---|---|---|---|
| 无锁 | 对象hashcode | 对象分代年龄 | 0 | 01 |
32位虚拟机中，有锁状态对象的存储内容如下
1.3 oop类层级
oop类层级结构在src/hotspot/share/oops/oopsHierarchy.hpp文件中， oop体系如下
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typedef class oopDesc* oop;
typedef class instanceOopDesc* instanceOop;
typedef class arrayOopDesc* arrayOop;
typedef class objArrayOopDesc* objArrayOop;
typedef class typeArrayOopDesc* typeArrayOop;
2 Klass
2.1 Klass类层级
Klass类层级结构在src/hotspot/share/oops/oopsHierarchy.hpp文件中， Klass体系如下
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class Klass;
class InstanceKlass;
class InstanceMirrorKlass;
class InstanceClassLoaderKlass;
class InstanceRefKlass;
class ArrayKlass;
class ObjArrayKlass;
class TypeArrayKlass;
Klass对象作用：
- 语言级别的类对象（方法字典等）
- 为对象提供虚拟机调度行为