共计 5042 个字符，预计需要花费 13 分钟才能阅读完成。
在后面的文章《青铜 4：synchronized 用法初体验》中，咱们曾经提到 锁的概念，并指出 synchronized 是锁机制的一种实现。可是，这么说未免太过形象，你可能无奈直观地了解 锁到底是什么 ？所以，本文会粗略地介绍synchronized 背地的一些基本原理，让你对 Java 中的锁有个粗略但直观的印象。
本文将分两个局部，首先你要从 Mark Word 中意识锁，因为对象锁的信息存在于 Mark Word 中，其次通过 JOL 工具理论体验 Mark Word 的变动。
一、从 Mark Word 意识锁
咱们晓得，在 HotSpot 虚拟机中，一个对象的存储散布由 3 个局部组成：
- 对象头（Header）：由 Mark Word 和Klass Pointer组成；
- 实例数据（Instance Data）：对象的成员变量及数据；
- 对齐填充（Padding）：对齐填充的字节，临时不用理睬。
在这 3 个局部中，对象头中的 Mark Word 是本文的重点，也是了解 Java 锁的要害。Mark Word 记录的是对象运行时的数据，其中包含：
- 哈希码（identity_hashcode）
- GC 分代年龄（age）
- 锁状态标记
- 线程持有的锁
- 偏差线程 ID（thread）
所以，从对象头中的 Mark Word 看，Java 中的锁就是对象头中的一种数据 。在 JVM 中， 每个对象都有这样的锁，并且用于多线程拜访对象时的并发管制。
如果一个线程想拜访某个对象的实例，那么这个线程必须领有该对象的 锁。首先，它须要通过对象头中的 Mark Word 判断该对象的实例是否曾经被线程锁定。如果没有锁定，那么线程会在 Mark Word 中写入一些标记数据，就是通知他人：这个对象是我的啦！如果其余线程想拜访这个实例的话，就须要进入期待队列，直到以后的线程开释对象的锁，也就是把 Mark Word 中的数据擦除。
当一个线程领有了锁之后，它便能够屡次进入。当然，在这个线程开释锁的时候，那么也须要执行雷同次数的开释动作。比方，一个线程先后 3 次取得了锁，那么它也须要开释 3 次，其余线程才能够持续拜访。
上面的表格展现的是 64 位计算机中的对象头信息：
|------------------------------------------------------------------------------------------------------------|--------------------|
| Object Header (128 bits) | State |
|------------------------------------------------------------------------------|-----------------------------|--------------------|
| Mark Word (64 bits) | Klass Word (64 bits) | |
|------------------------------------------------------------------------------|-----------------------------|--------------------|
| unused:25 | identity_hashcode:31 | unused:1 | age:4 | biased_lock:1 | lock:2 | OOP to metadata object | Normal |
|------------------------------------------------------------------------------|-----------------------------|--------------------|
| thread:54 | epoch:2 | unused:1 | age:4 | biased_lock:1 | lock:2 | OOP to metadata object | Biased |
|------------------------------------------------------------------------------|-----------------------------|--------------------|
| ptr_to_lock_record:62 | lock:2 | OOP to metadata object | Lightweight Locked |
|------------------------------------------------------------------------------|-----------------------------|--------------------|
| ptr_to_heavyweight_monitor:62 | lock:2 | OOP to metadata object | Heavyweight Locked |
|------------------------------------------------------------------------------|-----------------------------|--------------------|
| | lock:2 | OOP to metadata object | Marked for GC |
|------------------------------------------------------------------------------|-----------------------------|--------------------|
从表格中，你能够看到 Object Header 中的三局部信息：Mark Word、Klass Word、State.
二、通过 JOL 体验 Mark Word 的变动
为了直观感触对象头中 Mark Word 的变动，咱们能够通过 JOL（Java Object Layout） 工具演示一遍。JOL 是一个不错的 Java 内存布局查看工具，心愿你能记住它。
首先，在工程中引入依赖：
<dependency>
<groupId>org.openjdk.jol</groupId>
<artifactId>jol-core</artifactId>
<version>0.10</version>
</dependency>在上面的代码中，master是咱们创立的对象实例，办法 decreaseBlood() 中会执行加锁动作。所以，在调用 decreaseBlood() 加锁后，对象头信息应该会发生变化。
public static void main(String[] args) {Master master = new Master();
System.out.println("==== 加锁前 ====");
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(master).toPrintable());
System.out.println("==== 加锁后 ====");
synchronized (master) {System.out.println(ClassLayout.parseInstance(master).toPrintable());
}
}后果输入如下：
==== 加锁前 ====
cn.tao.king.juc.execises1.Master object internals:
OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE
0 4 (object header) 01 00 00 00 (00000001 00000000 00000000 00000000) (1)
4 4 (object header) 00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
8 4 (object header) 43 c1 00 f8 (01000011 11000001 00000000 11111000) (-134168253)
12 4 int Master.blood 100
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total
==== 加锁后 ====
cn.tao.king.juc.execises1.Master object internals:
OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE
0 4 (object header) 48 f9 d6 00 (01001000 11111001 11010110 00000000) (14088520)
4 4 (object header) 00 70 00 00 (00000000 01110000 00000000 00000000) (28672)
8 4 (object header) 43 c1 00 f8 (01000011 11000001 00000000 11111000) (-134168253)
12 4 int Master.blood 95
Instance size: 16 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total
Process finished with exit code 0从后果中能够看到，代码在执行 synchronized 办法后，所打印出的 object header 信息由 01 00 00 00、00 00 00 00 变成了 48 f9 d6 00、00 70 00 00 等等，不出意外的话，置信你应该看不明确这些内容的含意。
所以，为了不便浏览，咱们在青铜系列文章《借花献佛 -JOL 格式化工具》中提供了一个工具类，让输入更具可读性。借助工具类，咱们把代码调整为：
public static void main(String[] args) {Master master = new Master();
System.out.println("==== 加锁前 ====");
printObjectHeader(master);
System.out.println("==== 加锁后 ====");
synchronized (master) {printObjectHeader(master);
}
}输入的后果如下：
==== 加锁前 ====
# WARNING: Unable to attach Serviceability Agent. You can try again with escalated privileges. Two options: a) use -Djol.tryWithSudo=true to try with sudo; b) echo 0 | sudo tee /proc/sys/kernel/yama/ptrace_scope
Class Pointer: 11111000 00000000 11000001 01000011
Mark Word:
hashcode (31bit): 0000000 00000000 00000000 00000000
age (4bit): 0000
biasedLockFlag (1bit): 0
LockFlag (2bit): 01
==== 加锁后 ====
Class Pointer: 11111000 00000000 11000001 01000011
Mark Word:
javaThread*(62bit,include zero padding): 00000000 00000000 01110000 00000000 00000100 11100100 11101001 100100
LockFlag (2bit): 00你看，这样一来，输入的后果的后果就高深莫测。从 加锁后 的后果中能够看到，Mark Word 曾经发生变化，以后线程曾经取得对象的锁。
至此，你应该明确，原来 synchronized 的背地的原理是这么回事 。当然，本文所讲述只是其中的局部。出于篇幅思考和难度管制， 本文暂且不会对 Java 对象头中锁的含意和锁的降级等问题开展形容，这部分内容会在前面的文章中具体介绍。
以上就是文本的全部内容，祝贺你又上了一颗星✨
夫子的试炼
- 下载 JOL 工具，在代码中体验工具的应用和对象信息的变动。
对于作者
关注公众号【庸人技术笑谈】，获取及时文章更新。记录平凡人的技术故事，分享有品质（尽量）的技术文章，偶然也聊聊生存和现实。不贩卖焦虑，不抛售课程。
如果本文对你有帮忙，欢送 点赞 、 关注。
