synchronized锁状态和底层实现

锁的状态

无锁状态 ，偏向锁状态 ，轻量级锁状态 ，重量级锁状态。锁的状态是通过对象监视器在对象头中的字段来表明的，四种状态会随着竞争的情况逐渐升级。偏向锁、轻量级锁、重量级锁是针对synchronized的状态。

这四种状态都不是 Java 语言中的锁，而是 JVM 为了提高锁的获取与释放效率而做的优化(使用synchronized时)

无锁：没有任何线程使用锁对象。

偏向锁：当前只有一个线程访问，在对象头 Mark World 中记录线程id，下次此线程访问时，可以直接获取锁。

轻量级锁：当锁的状态为偏向锁时，还有线程来访问，升级为轻量级锁，然后让线程以自旋的方式获取锁，线程不会阻塞。

重量级锁：当锁的状态为轻量级锁时，线程自旋获取锁的次数到达一定数量时，锁的状态升级为重量级锁，会让自旋次数多的线程进入阻塞状态，等待操作系统调度。因为访问量大时，线程都自旋获取锁，CPU消耗大。

以上的状态设计都是Java为了优化 synchronized锁。

对象结构

在 Hotspot 虚拟机中，对象在内存中的布局分为三块区域：对象头，实例数据和对齐填充；Java对象头是实现 synchronized 锁对象的基础。一般而言，synchronized 使用的锁对象是存储在Java对象头中，对象头是轻量级锁和重量级锁的关键。

对象头中有一块区域称为 Mark World，用于存储对象自身运行时的数据，如哈希码(HashCode)、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID等待

<!--添加依赖-->
<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
    <artifactId>jol-core</artifactId>
    <version>0.10</version>
</dependency>

java 复制代码

import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;

public class PrintMarkWord {
    public static void main(String[] args) {
        PrintMarkWord printMarkWord = new PrintMarkWord();
        // 打印相关的对象头信息
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(printMarkWord).toPrintable());

        System.out.println("============================================================分割线============================================================");

        synchronized (printMarkWord) {
            // 尝试加锁改变对象头信息
            System.out.println(ClassLayout.parseInstance(printMarkWord).toPrintable());
        }
    }
}