mark word 是 jvm 实现锁机制的核心字段，通过复用位域编码锁状态（无锁/偏向/轻量级/重量级）、线程id、gc年龄、哈希码等信息，并在运行时按竞争情况动态升级锁形态。

Java 对象头中的 Mark Word 是 JVM 实现轻量级锁、偏向锁、重量级锁等同步机制的核心字段，它在 32 位/64 位虚拟机中分别占 4 字节 / 8 字节（开启指针压缩时，64 位下通常为 8 字节，但部分字段被复用）。Mark Word 并不直接“存储锁对象”，而是通过复用其位域，在不同锁状态下编码不同的信息，包括哈希码、GC 分代年龄、锁标志位、线程 ID 等。

Mark Word 的锁状态编码结构

以 HotSpot VM（主流 OpenJDK 实现）为例，Mark Word 在对象未锁定时默认存储对象的哈希码（延迟计算）和 GC 分代年龄；一旦发生同步，JVM 会尝试用 CAS 原子操作修改 Mark Word，根据当前状态和竞争情况切换锁形态。其关键字段包括：

• lock bits（锁标志位）：2 位，取值 01/00/10/11，分别对应无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁
• biased_lock bit（偏向锁启用位）：1 位，配合 lock bits 判断是否启用偏向模式（如 lock=01 & biased=1 → 偏向锁）
• thread ID（线程标识）：在偏向锁状态下，存持有锁的 Java 线程的 epoch+thread_id（经 hash 编码），用于快速判断是否为同一线程重入
• ptr_to_heavyweight_monitor（重量级锁指针）：当升级为重量级锁后，Mark Word 存储指向 ObjectMonitor 对象的指针（即 monitor 地址）
• hash code（哈希码）：仅在无锁且未调用过 hashCode() 时保留；一旦调用或加锁，该空间会被复用（加锁后哈希码将被移到 ObjectMonitor 中）

四种锁状态下的 Mark Word 典型布局（64 位 + 开启指针压缩）

以下为典型布局（单位：bit），低位在右：

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• 无锁状态（normal）：[hash:25 | age:4 | biased_lock:1 | lock:2] → lock=01，biased_lock=0，hash 可为空或已计算值
• 偏向锁（biased）：[thread_id:54 | epoch:2 | age:4 | biased_lock:1 | lock:2] → lock=01，biased_lock=1，thread_id 实际是 JavaThread 指针的低 54 位（经偏移处理）
• 轻量级锁（lightweight）：[ptr_to_stack_lock_record:62 | lock:2] → lock=00，存指向当前线程栈中 Lock Record 的指针（即 Displaced Mark Word 所在位置）
• 重量级锁（inflated）：[ptr_to_monitor:62 | lock:2] → lock=10，存 ObjectMonitor 对象地址（monitor 包含 owner、entry_list、wait_set 等）

锁升级过程如何改变 Mark Word

锁不是静态配置的，而是在运行时按需升级。每次 synchronized 进入时，JVM 检查 Mark Word 当前状态并尝试 CAS 修改：

• 线程首次进入同步块且对象处于无锁态 → 尝试 CAS 将 Mark Word 改为偏向该线程的格式（启用偏向锁）
• 另一线程竞争偏向锁 → 触发偏向撤销（revoke），先暂停目标线程，将 Mark Word 恢复为无锁态，再升级为轻量级锁（在当前线程栈新建 Lock Record，CAS 写入 Mark Word）
• 自旋一定次数后仍无法获取锁 → 升级为重量级锁：分配 ObjectMonitor，将 Mark Word 设置为指向 monitor 的指针，原 Mark Word（Displaced Mark Word）保存在 monitor 的 header 字段中
• 锁释放时，若为轻量级锁，用 CAS 将原 Displaced Mark Word 写回对象头；若为重量级锁，则唤醒等待队列，并由 monitor 负责清理

查看 Mark Word 实际内容的方法

可通过 JDK 工具辅助观察（需调试或测试环境）：

• 使用 -XX:+PrintGCDetails -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly（需 hsdis）结合调试器反汇编
• 借助 JOL（Java Object Layout）库：new org.openjdk.jol.vm.VM().details() 或 ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable() 输出对象内存布局及 Mark Word 十六进制值
• 注意：JVM 启动参数影响布局，例如 -XX:-UseBiasedLocking 会禁用偏向锁，Mark Word 不再编码 thread_id

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