Hotspot中Java对象头markOop的3位promo_bits作用是什么？

Hotspot markOop结构说明 #

Hotspot源码中对象头的markword被定义为markOop类型，不同场景下的位结构如下：

//  32 bits:  
//  --------
//             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:
//  --------  
//  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)

两种表述的差异说明 #

你看到的两种markOop结构表述不存在冲突，对应完全不同的运行场景：

• 源码中CMS promoted object是GC晋升过程中的临时状态，仅在GC执行的极短时间窗口内存在，此时对象不处于正常业务运行的加锁流程中
• 锁升级相关的结构是对象处于正常运行、被加锁时的状态，低2位锁标记对应轻量级/重量级锁的编码，和GC晋升临时状态的低3位编码完全不同，二者不会同时出现

3位promo_bits的作用 #

当对象使用ParNew+CMS的GC组合，从新生代晋升到老年代时，原新生代对象的markOop会被临时修改为CMS promoted object结构，3位promo_bits的作用分别为：

• 第一位是晋升完成标记：标识该对象已经完成到老年代的复制，GC线程扫描到该标记时，会直接通过PromotedObject*指针访问新地址的对象，避免重复复制
• 第二位是并行幂等校验位：多GC线程并行执行晋升逻辑时，用来标记该对象已经被处理，避免多个线程重复复制同一个对象导致的内存错误
• 第三位是GC批次校验位：记录该对象对应的GC执行批次，防止跨GC周期的无效指针访问，尤其在CMS并发标记阶段触发增量GC时做合法性校验

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Wiggin