synchronized 的锁状态管理完全依赖对象头中的 mark word，它在 64 位 jvm 中占 8 字节，通过复用存储空间实现无锁→偏向锁→轻量级锁→重量级锁的单向升级，所有状态切换均由 cas 原子更新 mark word 完成。

synchronized 的锁状态管理完全依赖对象头中的 Mark Word，这是 JVM 实现锁机制的物理基础。

对象头是锁状态的存储容器

每个 Java 对象在堆内存中都包含对象头，它由两部分组成：Mark Word 和 Klass Pointer。其中 Mark Word 是锁状态的核心载体，长度在 64 位 JVM 中为 8 字节，会根据锁所处阶段动态复用存储空间。

• 无锁状态时，Mark Word 存储哈希码、GC 分代年龄和 3 位锁标志（值为 01）
• 偏向锁启用后，同一位置改存偏向线程 ID、Epoch 和偏向标志（锁标志仍为 01，但含义不同）
• 轻量级锁竞争时，Mark Word 被替换为指向当前线程栈中 Lock Record 的指针（锁标志变为 00）
• 升级为重量级锁后，Mark Word 存储指向操作系统 Monitor 对象的指针（锁标志为 10）

锁升级靠 Mark Word 的状态切换驱动

锁升级不是独立操作，而是 Mark Word 内容被原子更新的过程。JVM 通过 CAS 操作尝试修改 Mark Word，成功则完成状态跃迁，失败则触发下一级锁逻辑。

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• 偏向锁撤销时，JVM 会将 Mark Word 恢复为无锁状态（含哈希码），再尝试升级为轻量级锁
• 轻量级锁加锁失败（如发现 Mark Word 已指向其他线程的栈帧），说明存在竞争，直接膨胀为重量级锁
• 所有升级路径单向进行：无锁 → 偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁，不可逆

任意对象能当锁，是因为每个对象都有 Mark Word

Java 规定所有对象实例都具备对象头结构，因此任何对象都能承载锁状态信息。synchronized(obj) 的本质，就是对 obj 对象头中 Mark Word 的读写与状态校验。

• 实例方法同步等价于 synchronized(this)，锁的是当前对象的 Mark Word
• 静态方法同步等价于 synchronized(YourClass.class)，锁的是 Class 对象的 Mark Word
• Monitor 关联动作，实际就是把 Mark Word 更新为指向对应 ObjectMonitor 的指针

Mark Word 结构紧凑，支撑高效状态判断

Mark Word 设计为“一域多用”，用固定位宽承载不同语义信息。JVM 仅需检查锁标志位（通常是低 2–3 位），就能快速识别当前锁类型，无需额外字段或对象引用。

• 标志位组合明确：01 表示无锁或偏向锁，00 表示轻量级锁，10 表示重量级锁
• 这种位级编码让锁状态判断变成一次内存读取 + 位运算，开销极小
• 也正因如此，synchronized 在无竞争场景下几乎不产生调度或系统调用开销

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