Java对象头

普通对象

Mark Word在64 位虚拟机中的结构为
Mark Word后三（两）位表示

• 001：无锁状态
• 101： 偏向锁
• 00： 轻量级锁
• 10：重量级锁

偏向锁

Jdk6开始，默认开启偏向锁。当线程获取锁资源时，只有第一次使用 CAS 将线程 ID 设置到对象的 Mark Word 头，之后发现这个线程 ID 是自己的就表示没有竞争，不用重新 CAS。以后只要不发生竞争，这个对象就归该线程所有。

• 当锁释放之后，另一线程获得锁资源，则偏向锁升级为轻量级锁。
• 若锁还未释放，另一线程就来竞争锁资源，则偏向锁直接升级为重量级锁。
• 调用 wait/notify方法时，偏向锁直接升级为重量级锁，因为只有重量级锁才有该方法。
• 调用hashcode方法，因为没有空间存储hashcode，偏向锁自动撤销，变为无锁状态。

批量重偏向

如果一个类的大量对象被一个线程T1执行了同步操作，也就是大量对象先偏向了T1，T1同步结束后，另一个线程也将这些对象作为锁对象进行操作，会导偏向锁重偏向的操作。
BiasedLockingBulkRebiasThreshold：偏向锁批量重偏向的默认阀值为20次。

批量撤销

当一个偏向锁如果撤销次数到达40的时候就认为这个对象设计的有问题；那么JVM会把这个对象所对应的类所有的对象都撤销偏向锁；并且新实例化的对象也是不可偏向的。
BiasedLockingBulkRevokeThreshold：偏向锁批量撤销的默认阀值为40次。

批量重偏向和批量撤销是针对类的优化，和对象无关。偏向锁重偏向一次之后不可再次重偏向。当某个类已经触发批量撤销机制后，JVM会默认当前类产生了严重的问题，剥夺了该类的新实例对象使用偏向锁的权利。

轻量级锁

轻量级锁的使用场景：如果一个对象虽然有多线程要加锁，但加锁的时间是错开的（也就是没有竞争），那么可以使用轻量级锁来优化。
轻量级锁对使用者是透明的，即语法仍然是 synchronized
假设有两个方法同步块，利用同一个对象加锁。
轻量级锁的操作步骤如下：

• 创建锁记录（Lock Record）对象，每个线程都的栈帧都会包含一个锁记录的结构，内部可以存储锁定对象的Mark Word
  
• 让锁记录中 Object reference 指向锁对象，并尝试用 cas 替换 Object 的 Mark Word，将 Mark Word 的值存入锁记录。
  
• 如果 cas 失败，有两种情况
  1. 如果是其它线程已经持有了该 Object的轻量级锁，这时表明有竞争，进入锁膨胀过程。
  2. 如果是自己执行了synchronized 锁重入，那么再添加一条 Lock Record作为重入的计数。

• 当退出 synchronized 代码块（解锁时）如果有取值为 null 的锁记录，表示有重入，这时重置锁记录，表示重
  入计数减一。
• 当退出 synchronized 代码块（解锁时）锁记录的值不为 null，这时使用 cas 将Mark Word 的值恢复给对象头。
  1. 成功，则解锁成功。
  2. 失败，说明轻量级锁进行了锁膨胀或已经升级为重量级锁，进入重量级锁解锁流程。

重量级锁

Monitor 原理

每个 Java 对象都可以关联一个Monitor对象，如果使用 synchronized 给对象上锁（重量级）之后，该对象头的
Mark Word 中就被设置指向Monitor 对象的指针。
Monitor 结构如下：

• 刚开始 Monitor 中 Owner 为 null。
• 当 Thread-2 执行 synchronized(obj) 就会将 Monitor 的所有者 Owner 置为 Thread-2，Monitor中只能有一个Owner。
• 在 Thread-2上锁的过程中，如果 Thread-3，Thread-4，Thread-5 也来执行 synchronized(obj)，就会进入
  EntryList BLOCKED。
• Thread-2 执行完同步代码块的内容，然后唤醒EntryList 中等待的线程来竞争锁，竞争的时是非公平的。
• 图中 WaitSet 中的 Thread-0，Thread-1 是之前获得过锁，但条件不满足进入调用wait()方法进入 WAITING 状态的线程。当调用notifyAll()方法之后，WaitSet中的 Thread-0，Thread-1 进入EntryList BLOCKED。