面试题：Java内存模型中的对象头包含哪些信息及其作用

Question

在Java内存管理中，对象头对于对象的管理和操作至关重要。请说明Java对象头具体包含哪些信息，这些信息在垃圾回收、对象锁机制等方面分别起到什么作用。

Answer 1

Java对象头包含的信息

1. Mark Word：
   • 存储对象的运行时元数据，如哈希码（HashCode）、对象分代年龄、锁状态标志、偏向锁的线程ID等。其长度在32位和64位虚拟机中分别为32bit和64bit。
2. Klass Pointer：
   • 指向对象的类元数据的指针，通过它可以找到对象所属的类。在64位虚拟机中，默认开启指针压缩，该指针长度为4字节；若未开启指针压缩，长度为8字节。在32位虚拟机中，长度为4字节。在数组对象中，对象头还会额外包含数组长度。

在垃圾回收方面的作用

1. Mark Word中的分代年龄：垃圾回收器依据对象的分代年龄来决定是否回收对象。对象每经历一次Minor GC且未被回收，其分代年龄就会增加。当分代年龄达到一定阈值（通常是15），对象会晋升到老年代，避免在年轻代频繁回收中反复复制。
2. 对象是否可达标记：垃圾回收算法（如可达性分析算法）在标记阶段，会借助对象头的某些标志来标记对象是否可达。不可达对象可能会被回收。

在对象锁机制方面的作用

1. 偏向锁：Mark Word中记录偏向锁的线程ID。当一个线程访问加锁对象时，若对象处于偏向锁状态且偏向的线程为当前线程，那么该线程无需再次获取锁，直接进入同步块，提高了执行效率。
2. 轻量级锁：在轻量级锁状态下，Mark Word记录指向栈中锁记录的指针。线程尝试获取轻量级锁时，会在自己的栈帧中创建锁记录，并将对象头的Mark Word复制到锁记录中，然后尝试用CAS操作将对象头的Mark Word替换为指向锁记录的指针。若成功，则获取到轻量级锁。
3. 重量级锁：当轻量级锁竞争激烈升级为重量级锁时，Mark Word会存储指向重量级锁（monitor）的指针。此时，其他线程获取锁时会被阻塞，进入monitor的等待队列。