背景
并发编程学习中，过了遍，偏向锁、轻量级锁、重量级锁之后，自己想梳理下他们之间的切换过程，然后在线程ID、锁记录、monitor存储位置这块有点讲不清楚，于是查询了下，在此做下记录
线程ID、锁记录，monitor对象引用关系
在Java中，线程ID、Monitor（监视器）的状态以及其他与锁相关的元数据并不是直接存储在对象头中的。相反，这些信息是通过对象头的Mark Word和外部结构（如Monitor对象）间接关联的。具体来说，Mark Word是对象头的一部分，它根据锁的状态动态变化，存储不同的信息。而Monitor本身是一个独立的结构，通常不直接存储在对象头中。
1. 对象头的组成
对象头是每个Java对象在内存中的一个固定部分，通常包含以下两个主要部分：
- Mark Word：64位JVM中通常是64位，32位JVM中通常是32位。Mark Word用于存储对象的元数据信息。
- Klass Pointer：指向对象的类元数据（Class Metadata），即描述对象类型的元信息。
Mark Word的内容
Mark Word的内容并不是固定的，而是根据对象的状态动态变化的。它可能包含以下几种信息：
- 哈希码 (Hash Code)：默认情况下，Mark Word存储对象的哈希码。
- GC年龄 (GC Age)：记录对象在垃圾回收过程中存活的次数。
- 锁状态 (Lock State)：当对象被锁定时，Mark Word会存储锁的相关信息，如偏向线程的ID、指向轻量级锁记录的指针或指向重量级锁（Monitor）的指针。
- 偏向锁 (Biased Locking)：如果启用了偏向锁，Mark Word会存储偏向线程的ID，表示该对象偏向于某个特定线程。
- 轻量级锁 (Lightweight Locking)：在轻量级锁状态下，Mark Word存储指向栈中锁记录的指针。
- 重量级锁 (Heavyweight Locking)：在重量级锁状态下，Mark Word存储指向Monitor对象的指针。
2. Monitor（监视器）
Monitor是一个独立的结构，通常不直接存储在对象头中。Monitor负责管理锁的状态，并提供线程间的同步机制。Monitor的主要组成部分包括：
- 入口列表 (Entry List)：包含所有试图获取锁但未能成功获取的线程。
- 等待集 (Wait Set)：包含所有调用
wait()方法后被挂起的线程。 - Owner Thread：当前持有锁的线程。
- Reentrancy Count：记录当前线程已经进入临界区的次数（用于可重入锁）。
- Recursion Depth：记录锁的递归深度。
Monitor的存储位置
- 轻量级锁：在轻量级锁状态下，Mark Word中存储的是指向栈中锁记录的指针。锁记录保存在当前线程的栈中，而不是对象头中。
- 重量级锁：在重量级锁状态下，Mark Word中存储的是指向Monitor对象的指针。Monitor对象通常存储在堆中，而不是对象头中。
3. 线程ID的存储
- 偏向锁：当对象处于偏向锁状态时，Mark Word中会存储偏向线程的ID。这意味着只有当锁是偏向锁时，线程ID才会直接存储在对象头的Mark Word中。
- 轻量级锁：在轻量级锁状态下，Mark Word中存储的是指向栈中锁记录的指针，锁记录中包含了当前持有锁的线程ID。
- 重量级锁：在重量级锁状态下，Mark Word中存储的是指向Monitor对象的指针，Monitor对象中包含了当前持有锁的线程ID。
4. 总结：线程ID、Monitor和对象头的关系
-
线程ID：
- 在偏向锁状态下，线程ID直接存储在对象头的Mark Word中。
- 在轻量级锁和重量级锁状态下，线程ID并不直接存储在对象头中，而是存储在栈中的锁记录（轻量级锁）或Monitor对象（重量级锁）中。
-
Monitor：
- Monitor本身是一个独立的结构，通常不直接存储在对象头中。在轻量级锁状态下，Monitor的信息存储在当前线程的栈中；在重量级锁状态下，Monitor对象存储在堆中，对象头的Mark Word中只存储指向Monitor对象的指针。
-
对象头：
- 对象头的Mark Word根据锁的状态动态变化，存储不同的信息。它可能是哈希码、GC年龄、偏向线程ID、指向锁记录的指针或指向Monitor对象的指针。
5. 示意图
+---------------------+
| 对象头 |
+---------------------+
| Mark Word | ----> 动态内容（哈希码、偏向线程ID、锁记录指针、Monitor指针等）
+---------------------+
| Klass Pointer | ----> 指向类元数据
+---------------------+
+---------------------+
| Monitor (堆) | （重量级锁）
+---------------------+
| Owner Thread | ----> 当前持有锁的线程ID
| Entry List | ----> 等待获取锁的线程
| Wait Set | ----> 等待条件的线程
| Reentrancy Count | ----> 递归计数
+---------------------+
+---------------------+
| 锁记录 (栈) | （轻量级锁）
+---------------------+
| Owner Thread | ----> 当前持有锁的线程ID
| Displaced Mark Word | ----> 被替换的Mark Word
+---------------------+
6. 锁升级过程中的变化
- 无锁状态：Mark Word存储哈希码、GC年龄等信息。
- 偏向锁状态：Mark Word存储偏向线程的ID。
- 轻量级锁状态：Mark Word存储指向栈中锁记录的指针，锁记录中包含当前持有锁的线程ID。
- 重量级锁状态：Mark Word存储指向Monitor对象的指针，Monitor对象中包含当前持有锁的线程ID。
7. 结论
- 线程ID 并不是直接存储在对象头中的，而是根据锁的状态存储在不同的地方：
- 在偏向锁状态下，线程ID存储在对象头的Mark Word中。
- 在轻量级锁状态下，线程ID存储在栈中的锁记录中。
- 在重量级锁状态下，线程ID存储在Monitor对象中。
- Monitor 本身是一个独立的结构，通常不直接存储在对象头中。在轻量级锁状态下，Monitor的信息存储在栈中；在重量级锁状态下，Monitor对象存储在堆中，对象头的Mark Word中只存储指向Monitor对象的指针。
理解这些细节有助于你更好地理解Java中的锁机制和对象内存布局，从而编写更高效的多线程代码。
