一、Java 对象结构
Java 对象的结构分为三部分，分别是对象头、对象体和对齐字节。synchronized 用的锁是存在Java对象头里的，那么什么是对象头呢？
我们以 Hotspot 虚拟机为例进行说明，Hopspot 对象头主要包括两部分数据：Mark Word（标记字段） 和 Klass Pointer（类型指针）。
- Mark Word：主要用于存储自身运行时数据
- Class Pointer：是指针，指向方法区中该 class 的对象，JVM 通过此字段来判断当前对象是哪个类的实例
Mark Word 所代表的「运行时数据」主要用来表示当前 Java 对象的线程锁状态以及 GC 的标志。而线程锁状态分别就是无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁。
二、锁状态
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无锁
无锁是指没有对资源进行锁定，所有的线程都能访问并修改同一个资源，但同时只有一个线程能修
改成功。 -
偏向锁
无锁状态下线程 A 初次执行到synchronized代码块的时候，锁对象变成偏向锁，执行完同步代码块后，线程并不会主动释放偏向锁，后续线程 A 再次访问同步代码时，不需要做任何的 check，直接执行（偏向于第一个获得它的线程），这样降低了获取锁的代价，提升了效率。
无锁、偏向锁的 lock 标志位是一样的，即都是 01，无锁、偏向锁是靠字段 biased_lock 来区分的，0 代表没有使用偏向锁，1 代表启用了偏向锁。 -
轻量级锁
在升级成偏向锁的过程中， 一旦有第二个线程参与竞争，就会立即膨胀为轻量级锁。企图抢占的线程一开始会使用自旋的方式去尝试获取锁。如果循环几次，其他的线程释放了锁，就不需要进行用户态到内核态的切换。
JDK 1.7 之前是普通自旋，会设定一个最大的自旋次数，默认是 10 次，超过这个阈值就停止自旋。JDK 1.7 之后，引入了适应性自旋，如果这次自旋获取到锁了，自旋的次数就会增加；这次自旋没拿到锁，自旋的次数就会减少。 -
重量级锁
在升级成轻量级锁的过程中，试图抢占的线程自旋达到阈值，就会停止自旋，那么此时锁就会膨胀成重量级锁。当其膨胀成重量级锁后，其他竞争的线程进来就不会自旋了，而是直接阻塞等待，并且 Mark Word 中的内容会变成一个监视器（monitor）对象，用来统一管理排队的线程。
三、monitor 对象如何管理线程
每个java对象都可以关联一个monitor对象，如果使用synchronized来进行加重量级锁的话，会在Mark word中存放monitor地址，来与monitor对象相关联。
- Owner：拥有当前 monitor 对象的线程，即持有锁的那个线程。
- WaitSet：当 Owner 线程调用 wait() 方法被阻塞之后，会被放到这里。等待时间到期的时候唤醒，或者其他线程唤醒，会重新进入 EntryList 当中。
- EntryList：所有竞争锁的线程都会先进入ContentionQueue 中，ContentionQueue 中有资格的线程会被移动到这里。
四、锁升级
线程 A 进入 synchronized 开始抢锁，JVM 会判断当前是否是偏向锁的状态，如果是就会根据 Mark Word 中存储的线程 ID 来判断，当前线程 A 是否就是持有偏向锁的线程。如果是，则忽略 check，线程 A 直接执行临界区内的代码。
但如果 Mark Word 里的线程不是线程 A，就会通过自旋尝试获取锁，如果获取到了，就将 Mark Word 中的线程 ID 改为自己的；如果竞争失败，就会立马撤销偏向锁，膨胀为轻量级锁。
后续的竞争线程都会通过自旋来尝试获取锁，如果自旋成功那么锁的状态仍然是轻量级锁。然而如果竞争失败，锁会膨胀为重量级锁，后续等待的竞争的线程都会被阻塞。
