java?Object的hashCode方法的計(jì)算邏輯分析
1. 背景介紹
在為重寫hashCode方法的時(shí)候,看到hashCode打印出的數(shù)據(jù)像是一個(gè)地址值,很是好奇。
加之最近在研讀jvm源碼,特此一探究竟,看看在hotspot中hashCode究竟是如何實(shí)現(xiàn)的。
2. 調(diào)用過(guò)程梳理
java的Object代碼
public native int hashCode();
通過(guò)官產(chǎn)jdk的Object.class的源碼, 發(fā)現(xiàn)hashCode被native修飾. 因此這個(gè)方法應(yīng)該是在jvm中通過(guò)c/c++實(shí)現(xiàn)
jvm的hashCode相關(guān)代碼
首先觀察Object.java對(duì)應(yīng)的Object.c代碼
// 文件路徑: jdk\src\share\native\java\lang\Object.c
static JNINativeMethod methods[] = {
{"hashCode", "()I", (void *)&JVM_IHashCode}, // 這個(gè)方法就是我們想看的hashCode方法
{"wait", "(J)V", (void *)&JVM_MonitorWait},
{"notify", "()V", (void *)&JVM_MonitorNotify},
{"notifyAll", "()V", (void *)&JVM_MonitorNotifyAll},
{"clone", "()Ljava/lang/Object;", (void *)&JVM_Clone},
};
進(jìn)一步進(jìn)入到j(luò)vm.h文件中, 這個(gè)文件中包含了很多java調(diào)用native方法的接口
// hotspot\src\share\vm\prims\jvm.h /* * java.lang.Object */ JNIEXPORT jint JNICALL JVM_IHashCode(JNIEnv *env, jobject obj); // 此時(shí)定了已hashCode方法的接口, 具體實(shí)現(xiàn)在jvm.cpp中
// hotspot\src\share\vm\prims\jvm.cpp
// java.lang.Object ///
JVM_ENTRY(jint, JVM_IHashCode(JNIEnv* env, jobject handle))
JVMWrapper("JVM_IHashCode");
// as implemented in the classic virtual machine; return 0 if object is NULL
return handle == NULL ? 0 : ObjectSynchronizer::FastHashCode (THREAD, JNIHandles::resolve_non_null(handle)) ; // 如果object為null, 就返回0; 否則就調(diào)用ObjectSynchronizer::FastHashCode
JVM_END
進(jìn)入到ObjectSynchronizer::FastHashCode
// hotspot\src\share\vm\runtime\synchronizer.cpp
intptr_t ObjectSynchronizer::FastHashCode (Thread * Self, oop obj) {
// ....
// 在FastHashCode方法中有一段關(guān)鍵代碼:
if (mark->is_neutral()) {
hash = mark->hash(); // 首先通過(guò)對(duì)象的markword中取出hashCode
if (hash) { // 如果取調(diào)到了, 就直接返回
return hash;
}
hash = get_next_hash(Self, obj); // 如果markword中沒(méi)有設(shè)置hashCode, 則調(diào)用get_next_hash生成hashCode
temp = mark->copy_set_hash(hash); // 生成的hashCode設(shè)置到markword中
// use (machine word version) atomic operation to install the hash
test = (markOop) Atomic::cmpxchg_ptr(temp, obj->mark_addr(), mark);
if (test == mark) {
return hash;
}
}
// ....
}
生成hashCode的方法get_next_hash, 可以支持通過(guò)參數(shù)配置不同的生成hashCode策略
// hotspot\src\share\vm\runtime\synchronizer.cpp
static inline intptr_t get_next_hash(Thread * Self, oop obj) {
intptr_t value = 0 ;
// 一共支持6中生成hashCode策略, 默認(rèn)策略值是5
if (hashCode == 0) {
// 策略1: 直接通過(guò)隨機(jī)數(shù)生成
value = os::random() ;
} else if (hashCode == 1) {
// 策略2: 通過(guò)object地址和隨機(jī)數(shù)運(yùn)算生成
intptr_t addrBits = cast_from_oop<intptr_t>(obj) >> 3 ;
value = addrBits ^ (addrBits >> 5) ^ GVars.stwRandom ;
} else if (hashCode == 2) {
// 策略3: 永遠(yuǎn)返回1, 用于測(cè)試
value = 1 ; // for sensitivity testing
} else if (hashCode == 3) {
// 策略4: 返回一個(gè)全局遞增的序列數(shù)
value = ++GVars.hcSequence ;
} else if (hashCode == 4) {
// 策略5: 直接采用object的地址值
value = cast_from_oop<intptr_t>(obj) ;
} else {
// 策略6: 通過(guò)在每個(gè)線程中的四個(gè)變量: _hashStateX, _hashStateY, _hashStateZ, _hashStateW
// 組合運(yùn)算出hashCode值, 根據(jù)計(jì)算結(jié)果同步修改這個(gè)四個(gè)值
unsigned t = Self->_hashStateX ;
t ^= (t << 11) ;
Self->_hashStateX = Self->_hashStateY ;
Self->_hashStateY = Self->_hashStateZ ;
Self->_hashStateZ = Self->_hashStateW ;
unsigned v = Self->_hashStateW ;
v = (v ^ (v >> 19)) ^ (t ^ (t >> 8)) ;
Self->_hashStateW = v ;
value = v ;
}
value &= markOopDesc::hash_mask; // 通過(guò)hashCode的mask獲得最終的hashCode值
if (value == 0) value = 0xBAD ;
assert (value != markOopDesc::no_hash, "invariant") ;
TEVENT (hashCode: GENERATE) ;
return value;
}
3. 關(guān)于hashCode值的大小
前面以及提交到hashCode生成后, 是存儲(chǔ)在markword中, 我們?cè)谏钊肟匆幌逻@個(gè)markword
// hotspot\src\share\vm\oops\markOop.hpp
class markOopDesc: public oopDesc {
private:
// Conversion
uintptr_t value() const { return (uintptr_t) this; }
public:
// Constants
enum { age_bits = 4,
lock_bits = 2,
biased_lock_bits = 1,
max_hash_bits = BitsPerWord - age_bits - lock_bits - biased_lock_bits,
hash_bits = max_hash_bits > 31 ? 31 : max_hash_bits, // 通過(guò)這個(gè)定義可知, hashcode可占用31位bit. 在32位jvm中, hashCode占用25位
cms_bits = LP64_ONLY(1) NOT_LP64(0),
epoch_bits = 2
};
}
4. 驗(yàn)證
package test;
/***
* 可以通過(guò)系列參數(shù)指定hashCode生成策略
* -XX:hashCode=2
*/
public class TestHashCode {
public static void main(String[] args) {
Object obj1 = new Object();
Object obj2 = new Object();
System.out.println(obj1.hashCode());
System.out.println(obj2.hashCode());
}
}
通過(guò)-XX:hashCode=2這種形式, 可以驗(yàn)證上述的5中hashCode生成策略
5. 總結(jié)
在64位jvm中, hashCode最大占用31個(gè)bit; 32位jvm中, hashCode最大占用25個(gè)bit
hashCode一共有六種生成策略
| 序號(hào) | hashCode策略值 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | 0 | 直接通過(guò)隨機(jī)數(shù)生成 |
| 2 | 1 | 通過(guò)object地址和隨機(jī)數(shù)運(yùn)算生成 |
| 3 | 2 | 永遠(yuǎn)返回1, 用于測(cè)試 |
| 4 | 3 | 返回一個(gè)全局遞增的序列數(shù) |
| 5 | 4 | 直接采用object的地址值 |
| 6 | 其他 | 通過(guò)在每個(gè)線程中的四個(gè)變量: _hashStateX, _hashStateY, _hashStateZ, _hashStateW 組合運(yùn)算出hashCode值, 根據(jù)計(jì)算結(jié)果后修改這個(gè)四個(gè)值 |
默認(rèn)策略采用策略6, 在globals.hpp文件中定義
product(intx, hashCode, 5, \
"(Unstable) select hashCode generation algorithm")
以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn),希望能給大家一個(gè)參考,也希望大家多多支持腳本之家。
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