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。
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