一：對象頭 HotSpot虛擬機中，對象在記憶體中存儲的佈局可以分為三塊區域：對象頭（Header）、實例數據（Instance Data）和對齊填充（Padding）。 HotSpot虛擬機的對象頭(Object Header)包括兩部分信息，第一部分用於存儲對象自身的運行時數據， 如哈希碼（Has ...
一：對象頭
HotSpot虛擬機中，對象在記憶體中存儲的佈局可以分為三塊區域：對象頭（Header）、實例數據（Instance Data）和對齊填充（Padding）。
HotSpot虛擬機的對象頭(Object Header)包括兩部分信息，第一部分用於存儲對象自身的運行時數據， 如哈希碼（HashCode）、GC分代年齡、鎖狀態標誌、線程持有的鎖、偏向線程ID、偏向時間戳等等，這部分數據的長度在32位和64位的虛擬機（暫 不考慮開啟壓縮指針的場景）中分別為32個和64個Bits，官方稱它為“Mark Word”。
對象需要存儲的運行時數據很多，其實已經超出了32、64位Bitmap結構所能記錄的限度，但是對象頭信息是與對象自身定義的數據無關的額 外存儲成本，考慮到虛擬機的空間效率，Mark Word被設計成一個非固定的數據結構以便在極小的空間記憶體儲儘量多的信息，它會根據對象的狀態復用自己的存儲空間。例如在32位的HotSpot虛擬機 中對象未被鎖定的狀態下，Mark Word的32個Bits空間中的25Bits用於存儲對象哈希碼（HashCode），4Bits用於存儲對象分代年齡，2Bits用於存儲鎖標誌 位，1Bit固定為0，在其他狀態（輕量級鎖定、重量級鎖定、GC標記、可偏向）下對象的存儲內容如下表所示。
對象頭的另外一部分是類型指針，即是對象指向它的類的元數據的指針，虛擬機通過這個指針來確定這個對象是哪個類的實例。並不是所有的虛擬機實現都必須在對象數據上保留類型指針，換句話說查找對象的元數據信息並不一定要經過對象本身。另外，如果對象是一個Java數組，那在對象頭中還必須有一塊用於記錄數組長度的數據，因為虛擬機可以通過普通Java對象的元數據信息確定Java對象的大小，但是從數組的元數據中無法確定數組的大小。
這裡要特別關註的是鎖標誌位， 鎖標誌位與是否偏向鎖對應到唯一的鎖狀態。
所以鎖的狀態保存在對象頭中，所以再理解
- Synchronized鎖的到底是什麼, 鎖住的是代碼還是對象（答案鎖的是對象）？
- java中鎖，鎖的是對象，它是怎麼實現的？
這兩個問題，就好懂了！
二：鎖的狀態
鎖的狀態總共有四種：無鎖狀態、偏向鎖、輕量級鎖和重量級鎖。隨著鎖的競爭，鎖可以從偏向鎖升級到輕量級鎖，再升級的重量級鎖（但是鎖的升級是單向的，也就是說只能從低到高升級，不會出現鎖的降級）。JDK 1.6中預設是開啟偏向鎖和輕量級鎖的，我們也可以通過-XX:-UseBiasedLocking來禁用偏向鎖。
1、輕量級鎖的加鎖過程
（1）在代碼進入同步塊的時候，如果同步對象鎖狀態為無鎖狀態（鎖標誌位為“01”狀態，是否為偏向鎖為“0”），虛擬機首先將在當前線程的棧幀中建立一個名為鎖記錄（Lock Record）的空間，用於存儲鎖對象目前的Mark Word的拷貝，官方稱之為 Displaced Mark Word。這時候線程堆棧與對象頭的狀態如圖2.1所示。
（2）拷貝對象頭中的Mark Word複製到鎖記錄中。
（3）拷貝成功後，虛擬機將使用CAS操作嘗試將對象的Mark Word更新為指向Lock Record的指針，並將Lock record里的owner指針指向object mark word。如果更新成功，則執行步驟（4），否則執行步驟（5）。
（4）如果這個更新動作成功了，那麼這個線程就擁有了該對象的鎖，並且對象Mark Word的鎖標誌位設置為“00”，即表示此對象處於輕量級鎖定狀態，這時候線程堆棧與對象頭的狀態如圖2.2所示。
（5）如果這個更新操作失敗了，虛擬機首先會檢查對象的Mark Word是否指向當前線程的棧幀，如果是就說明當前線程已經擁有了這個對象的鎖，那就可以直接進入同步塊繼續執行。否則說明多個線程競爭鎖，輕量級鎖就要膨脹為重量級鎖，鎖標誌的狀態值變為“10”，Mark Word中存儲的就是指向重量級鎖（互斥量）的指針，後面等待鎖的線程也要進入阻塞狀態。 而當前線程便嘗試使用自旋來獲取鎖，自旋就是為了不讓線程阻塞，而採用迴圈去獲取鎖的過程。
圖2.1 輕量級鎖CAS操作之前堆棧與對象的狀態
圖2.2 輕量級鎖CAS操作之後堆棧與對象的狀態
三、偏向鎖
引入偏向鎖是為了在無多線程競爭的情況下儘量減少不必要的輕量級鎖執行路徑，因為輕量級鎖的獲取及釋放依賴多次CAS原子指令，而偏向鎖只需要在置換ThreadID的時候依賴一次CAS原子指令（由於一旦出現多線程競爭的情況就必須撤銷偏向鎖，所以偏向鎖的撤銷操作的性能損耗必須小於節省下來的CAS原子指令的性能消耗）。上面說過，輕量級鎖是為了線上程交替執行同步塊時提高性能，而偏向鎖則是在只有一個線程執行同步塊時進一步提高性能。
1、偏向鎖獲取過程：
（1）訪問Mark Word中偏向鎖的標識是否設置成1，鎖標誌位是否為01——確認為可偏向狀態。
（2）如果為可偏向狀態，則測試線程ID是否指向當前線程，如果是，進入步驟（5），否則進入步驟（3）。
（3）如果線程ID並未指向當前線程，則通過CAS操作競爭鎖。如果競爭成功，則將Mark Word中線程ID設置為當前線程ID，然後執行（5）；如果競爭失敗，執行（4）。
（4）如果CAS獲取偏向鎖失敗，則表示有競爭。當到達全局安全點（safepoint）時獲得偏向鎖的線程被掛起，偏向鎖升級為輕量級鎖，然後被阻塞在安全點的線程繼續往下執行同步代碼。
（5）執行同步代碼。
2、偏向鎖的釋放：
偏向鎖的撤銷在上述第四步驟中有提到。偏向鎖只有遇到其他線程嘗試競爭偏向鎖時，持有偏向鎖的線程才會釋放鎖，線程不會主動去釋放偏向鎖。偏向鎖的撤銷，需要等待全局安全點（在這個時間點上沒有位元組碼正在執行），它會首先暫停擁有偏向鎖的線程，判斷鎖對象是否處於被鎖定狀態，撤銷偏向鎖後恢復到未鎖定（標誌位為“01”）或輕量級鎖（標誌位為“00”）的狀態。
3、重量級鎖、輕量級鎖和偏向鎖之間轉換
該圖主要是對上述內容的總結，如果對上述內容有較好的瞭解的話，該圖應該很容易看懂。
參考資料：
http://blog.csdn.net/u010723709/article/details/50341631
http://www.cnblogs.com/paddix/p/5405678.html
http://www.cnblogs.com/lingepeiyong/archive/2012/10/30/2745973.html
