深入解析Java对象头与synchronized机制

本文档深入探讨了Java虚拟机中对象的创建机制，特别是对象头、对象锁以及`synchronized`关键字的底层实现。首先，对象的创建过程分为两个主要步骤：类加载检查和内存分配。 1. 类加载检查：在执行`new`关键字时，虚拟机首先会检查类是否已经加载、解析和初始化。如果没有，会触发相应的类加载过程。这是Java运行时安全机制的一部分，确保类的可见性和一致性。 2. 内存分配： - 对象头：对象头包含了类型信息（如类指针）和哈希码（用于哈希表的快速查找）。在不同的实现中，对象头可能还包括线程持有的锁信息，这与`synchronized`关键字密切相关。 - 内存分配策略：根据Java堆内存的规整性，分配内存有两种方式： - 指针碰撞（Bump the Pointer）：当堆内存是绝对规整的，分配新对象时只需简单地调整指向下一个可用内存区域的指针，这种操作是原子性的，但可能引入线程安全问题，因此需要通过CAS（Compare and Swap）操作确保。 - 空闲列表（Free List）：当堆内存不规则时，虚拟机维护一个空闲内存列表，通过查找合适大小的空间来分配对象，这要求更复杂的内存管理逻辑，以保持列表的同步。 3. 对象锁（Monitor）：synchronized关键字底层使用了Java对象的监视器（Monitor），即对象头中的锁信息。当一个线程获得对象锁后，它可以在monitorenter指令下进入临界区，并在monitorexit指令后释放锁。这是一种重量级锁，涉及JVM的内核级操作，能确保多线程下的互斥访问。 4. 本地线程分配缓冲（TLAB, Thread Local Allocation Buffer）：为了解决内存分配的并发问题，JVM提供了TLAB，每个线程有自己的一小块预分配内存。这样可以避免内存分配操作的同步开销，提高并发性能，但会增加内存碎片的风险，需定期进行内存整理。 通过理解这些概念，面试者可以深入掌握Java对象创建的细节，包括内存管理、线程同步机制以及`synchronized`关键字的工作原理，这对于理解程序在JVM中的行为至关重要。