Java中synchronized的隐式锁依赖对象头Mark Word复用存储空间编码锁状态，通过低2–3位标志位（01/00/10/11）区分无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁及GC状态，并在锁升级过程中动态修改Mark Word内容，最终重量级锁指向C++堆中的ObjectMonitor对象。
Java 中 synchronized 使用的隐式锁（也称监视器锁、monitor lock）底层依赖对象头中的 Mark Word 来记录锁状态，而不是额外分配锁对象。JVM 通过在 Mark Word 中复用存储空间，以少量比特位编码不同锁状态，实现轻量级、高效、无侵入的同步机制。
Mark Word 的结构与锁状态位布局
在 HotSpot 虚拟机中，每个 Java 对象头包含两部分：Mark Word 和 Class Pointer（类型指针）。其中 Mark Word（通常 64 位，在 32 位 JVM 或开启压缩指针时可能为 32 位）是锁信息的核心载体。它并非固定存“锁”，而是根据对象当前状态动态复用字段：
- 未锁定状态：存储哈希码、分代年龄、是否偏向锁等信息
- 偏向锁状态：存储偏向线程 ID、偏向时间戳、epoch 等
- 轻量级锁状态：存储指向当前线程栈中 Lock Record 的指针
- 重量级锁状态：存储指向操作系统互斥量（mutex）Monitor 对象的指针
- GC 标记状态：如标记-清除阶段会临时覆盖为 GC 相关标志
关键在于：JVM 通过 Mark Word 最低 2–3 位（具体取决于 JVM 版本和配置）作为 锁状态标志位（lock bits），例如：
- 01：无锁 / 偏向锁启用状态（是否真正偏向，还需看偏向位）
- 00：轻量级锁
- 10：重量级锁
- 11：GC 标志（如 CMS 的 Finalizable）
锁升级过程中 Mark Word 的变化过程
当线程执行 synchronized(obj) 时，JVM 会按顺序尝试获取锁，并相应修改 Mark Word 内容：
Java开发手册规约集合，基于阿里巴巴Java开发手册（嵩山版）。 涵盖7大维度：编程规约、异常日志、单元测试、安全规约、MySQL数据库、工程结构、设计规约。
- 偏向锁获取：检查 Mark Word 是否为可偏向状态（标志位=01，且偏向锁已启用），且无其他线程竞争。若满足，用 CAS 将当前线程 ID 写入 Mark Word 的线程 ID 字段，标志位保持 01
- 偏向锁撤销：发生竞争时（如另一线程尝试加锁），触发偏向撤销。JVM 会在安全点暂停目标线程，将 Mark Word 恢复为未锁定状态（可能带原哈希码），再升级为轻量级锁
- 轻量级锁加锁：线程在自己的栈帧中创建一个 Lock Record（记录对象原始 Mark Word），然后用 CAS 尝试将 Mark Word 替换为指向该 Lock Record 的指针，标志位设为 00
- 轻量级锁膨胀：若 CAS 失败（说明存在竞争），自旋若干次后仍失败，则升级为重量级锁——将 Mark Word 设置为指向堆中 Monitor 对象的指针，标志位改为 10；原轻量级锁记录作废
Monitor 对象与重量级锁的关联
当 Mark Word 进入重量级锁状态（标志位=10），其存储的不再是线程 ID 或栈指针，而是一个指向 ObjectMonitor 结构的指针（位于 C++ 堆中）。这个 Monitor 包含：
-
_owner：持有锁的线程指针 -
_waitSet：调用wait()阻塞的线程队列 -
_entryList：等待进入临界区的线程队列（竞争失败后挂起于此） -
_recursions：重入次数（支持可重入）
此时 Mark Word 本身不再保存同步语义细节，仅作为“入口”，所有阻塞、唤醒、重入逻辑均由 Monitor 在操作系统层面协同完成（如使用 pthread_mutex 或 Windows CRITICAL_SECTION）。
验证与观察方式
可通过 JVM 参数和工具观察 Mark Word 变化：
- 启动参数：
-XX:+PrintGCDetails -XX:+UseBiasedLocking -XX:BiasedLockingStartupDelay=0 - 使用
jol（Java Object Layout）工具打印对象内存布局：System.out.println(ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable());
输出中会显示 “locked”、“biased”、“neutral” 等状态，对应 Mark Word 解析结果 - 通过 JOL 查看不同锁状态下 Mark Word 十六进制值的变化（如从
0x0000000000000005→0x0000000000000200），结合 JVM 源码中markOop.hpp定义可反推状态
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