3.2 对象锁
锁为共享数据的访问提供了原子性，可见性保证。JVM层面提供的锁机制实现为monitorenter,monitorexit，通过对底层系统封装，提供一个统一的基于监视器对象的锁机制。
3.2.1 对象内存布局
在hotspot VM中，对象分为对象头（Mark word／类型指针Klass），实例数据（hotspot中使用直接指针），对齐填充三部分，数组略有不同，但mark word和klass是一样的，mark word存储着对象运行时的信息。
上图为在32位平台上，mard word的表示，占4个字节，部分比特随表示含义的不同大小是可变的，但最后固定2bit表示标志位tag，如00表示轻量级锁，10表示重量级锁，01时，倒数第三位是偏向锁标志，101表示偏向锁，001则表示没有锁。mard word包含了对象的hash，GC信息，还有锁状态，同步块就是基于此实现的。
3.2.2 重量级锁
重量级锁(10)是由底层操作系统支持的，前文讲过，在支持posix线程标准的os里，通过pthread库提供：
可见，此时mark word中的指针即mutex，操作系统会保证重量级锁的访问是互斥的，所以synchronized是互斥锁，请求锁的线程会排队等待，在锁被释放时被唤醒，重新竞争锁。由于依赖操作系统调度，加锁／解锁需要在用户态和内核态之间切换，所以性能消耗是很大的，这块消耗掉的CPU时间片甚至可能超过用户代码执行所需时间片。
这也是以前（jdk1.6之前），说synchronized执行效率低的原因。在jdk1.6，jvm对synchronized的实现进行了优化，引入了偏向锁和轻量级锁，使得其执行性能有了大幅提高。
3.2.3 轻量级锁
重量级锁之所以性能不好是策略的问题，这种策略假定一定会发生竞争，属于悲观锁。轻量级锁(00)则是建立在一般不会有多线程竞争的假设下，大多数情况的确如此。基于这点，我们很容易想到使用CAS代替互斥量。
轻量级锁是指VM首先在栈帧中分配一个锁记录(Lock Record)内存空间，用于存储锁对象当前的Mark Word的拷贝，然后将对象头中Mark word拷贝到锁记录中(Displaced Mark Word)，接着通过CAS操作，VM尝试将锁对象的mark word设置为指向Lock Record的指针，并将Lock Record里的owner指针指向锁对象的mark word。
1）如果更新成功，那么当前线程就获得了该对象的锁，此时对象处于轻量级锁定状态（tag标记为00）
2）否则，VM检查当前对象的mark word是否指向当前线程的栈帧，如果是，说明当前线程已经拥有了该对象的锁，直接进入同步块继续执行
3）否则，说明有多个线程发生了锁竞争。此时，如果只有一个线程等待，则该线程通过自旋等待。如果有更多线程来竞争锁，或自旋达到一定次数，轻量级锁就会膨胀为重量级锁。
轻量级锁解锁时通过CAS将锁记录中mark word替换回对象头，如果成功，则释放了锁。失败说明有其他线程尝试获取过该对象的锁，需要唤醒被挂起的线程。
可以看出，轻量级锁相比重量级锁，通过自旋+CAS来获取锁，而不是阻塞线程。
3.2.4 偏向锁
偏向锁则进一步假设同步代码同时只会被一个线程执行，不会发生竞争。那么就可以进一步取消拷贝Lock record及通过CAS设置指针的操作。所以，在不会发生竞争时，偏向锁能够通过避免轻量级锁加锁和解锁带来的性能开销，进一步提高效率。
加锁过程：
1）在加锁时，如果支持偏向锁，JVM通过CAS将当前线程ID记录在锁对象的mark word里，并将偏向标志位为1（101）
2）如果失败，说明有锁竞争且另一线程已经获得偏向锁，此时会挂起当前线程，在安全点（safe point）撤销偏向锁并膨胀为轻量级锁，拥有锁的那个线程继续运行。
偏向锁在加锁时同样通过CAS，但不会自旋，只尝试一次，另外，偏向锁没有解锁过程，只会撤销或膨胀为轻量级锁。
3.2.5 CAS
CAS更近一步，是一种无锁策略，并不会同步任何代码块，而是在更新对象值时采用比较并切换（Compare And Swap）的方式，属于乐观锁，假定条件也是不会有线程并发。CAS只能保证原子性，无法保证可见性，一般与volatile（可见性）和循环一起使用：
//AbstractQueuedSynchronizer.java
private transient volatile Node tail;
private Node enq(final Node node) {
for (;;) {
Node t = tail;
if (t == null) { // Must initialize
if (compareAndSetHead(new Node()))
tail = head;
} else {
node.prev = t;
if (compareAndSetTail(t, node)) {
t.next = node;
return t;
}
}
}
}
关于CAS底层原理，以后单独介绍
3.2.6 整体流程
重量级锁，轻量级锁，偏向锁都是JVM层次提供的锁支持，其接口是java语言中的synchronized关键字（字节码中表示为monitorenter和monitorexit），获取对象锁的整体流程为：
更多文章，见公-众-号
