java Object的hashCode方法的计算逻辑分析

java Object的hashCode方法的计算逻辑分析

目录1. 背景介绍2. 调用过程梳理java的Object代码jvm的hashCode相关代码3. 关于hashCode值的大小4. 验证5. 总结

1. 背景介绍

在为重写hashCode方法的时候，看到hashCode打印出的数据像是一个地址值，很是好奇。

加之最近在研读jvm源码，特此一探究竟，看看在hotspot中hashCode究竟是如何实现的。

2. 调用过程梳理

java的Object代码

public native int hashCode();

通过官产jdk的Object.class的源码, 发现hashCode被native修饰. 因此这个方法应该是在jvm中通过c/c++实现

jvm的hashCode相关代码

首先观察Object.java对应的Object.c代码

// 文件路径: jdk\src\share\native\java\lang\Object.c

static JNINativeMethod methods[] = {

{"hashCode", "()I", (void *)&JVM_IHashCode}, // 这个方法就是我们想看的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},

};

进一步进入到jvm.h文件中, 这个文件中包含了很多java调用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); // 此时定了已hashCode方法的接口, 具体实现在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为null, 就返回0; 否则就调用ObjectSynchronizer::FastHashCode

JVM_END

进入到ObjectSynchronizer::FastHashCode

// hotspot\src\share\vm\runtime\synchronizer.cpp

intptr_t ObjectSynchronizer::FastHashCode (Thread * Self, oop obj) {

// ....

// 在FastHashCode方法中有一段关键代码:

if (mark->is_neutral()) {

hash = mark->hash(); // 首先通过对象的markword中取出hashCode

if (hash) { // 如果取调http://到了, 就直接返回

return hash;

}

hash = get_next_hash(Self, obj); // 如果markword中没有设置hashCode, 则调用get_next_hash生成hashCode

temp = mark->copy_set_hash(hash); // 生成的hashCode设置到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, 可以支持通过参数配置不同的生成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, 默认策略值是5

if (hashCode == 0) {

// 策略1: 直接通过随机数生成

value = os::random() ;

} else if (hashCode == 1) {

// 策略2: 通过object地址和随机数运算生成

intptr_t addrBits = cast_from_oop(obj) >> 3 ;

value = addrBits ^ (addrBits >> 5) ^ GVars.stwRandom ;

} else if (hashCode == 2) {

// 策略3: 永远返回1, 用于测试

value = 1 ; // for sensitivity testing

} else if (hashCode == 3) {

// 策略4: 返回一个全局递增的序列数

value = ++GVars.hcSequence ;

} else if (hashCode == 4) {

// 策略5: 直接采用object的地址值

value = cast_from_oop(obj) ;

} else {

// 策略6: 通过在每个线程中的四个变量: _hashStateX, _hashStateY, _hashStateZ, _hashStateW

// 组合运算出hashCode值, 根据计算结果同步修改这个四个值

unsigned t = Self->_hashStateX ;

t ^= (t <&IMcIioQmIlt; 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; // 通过hashCode的mask获得最终的hashCode值

if (value == 0) value = 0xBAD ;

assert (value != markOopDesc::no_hash, "invariant") ;

TEVENT (hashCode: GENERATE) ;

return value;

}

3. 关于hashCode值的大小

前面以及提交到hashCode生成后, 是存储在markword中, 我们在深入看一下这个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, // 通过这个定义可知, 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. 验证

package test;

/***

* 可以通过系列参数指定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());

}

}

通过-XX:hashCode=2这种形式, 可以验证上述的5中hashCode生成策略

5. 总结

在64位jvm中, hashCode最大占用31个bit; 32位jvm中, hashCode最大占用25个bit

hashCode一共有六种生成策略

序号

hashCode策略值

描述

1

0

直接通过随机数生成

2

1

通过object地址和随机数运算生成

3

2

永远返回1, 用于测试

4

3

返回一个全局递增的序列数

5

4

直接采用object的地址值

6

其他

通过在每个线程中的四个变量: _hashStateX, _hashStateY, _hashStateZ, _hashStateW 组合运算出hashCode值, 根据计算结果后修改这个四个值

默认策略采用策略6, 在globals.hpp文件中定义

product(intx, hashCode, 5, \

"(Unstable) select hashCode generation algorithm")

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