java：对象和锁

java是面向对象的编程语言，主要针对的就是对象。

近期深入学习了一下相关知识，作为知识的搬运工，把总结的一些知识记录如下。

在java中，对象的结构宏观上可以看作为以下结构：

对象头（Header）主要分为两部分构成：

1、Mark World：主要存储哈希码、GC分代年龄、锁的标志位等信息。以32bit为例，其中4bit用于存储GC分代，1bit用于表示是否偏向（0未偏向 1偏向），2bit用于锁的标志位，剩余25bit 主要 用于存储哈希码和持有线程等。

2、类型指针：主要用于表示对象实例属于哪个类。

实例数据：

主要用于存储对象的实际数据。

对其填充：

本质上，主要起占位符的作用。因为根据JVM的要求，对象分配的空间大小必须是8的整数倍。

后两部分还是比较好理解的，现在主要说说有关对象头的一些使用场景，这就结合了后面我们说的锁。

JDK在1.6的版本以后，synchorized关键字的具体细节大概有偏向锁，轻量级锁以及重量锁等。这里主要说下偏向锁和轻量级锁。

偏向锁：

        本质上是在对象头的Mark World区域设置一个ThreadId，用来表明使用线程，主要是为了减少加锁解锁以及过多的CAS操作。（因为很多时候，并不存在多线程的竞争）

        大概的流程如下：首先对象Mark World内有一个ThreadId，初始的时候为0，偏向标志位也为0，对象处于biasable状态，锁的标志位为01，表明锁可获得。当有一个线程尝试去操作这个对象，首先使用CAS去尝试将ThreadId改变。如果失败，说明此时存在竞争，那么会在一个相对安全的点将获得锁的线程挂起，将锁升级为轻量级锁。如果成功的话，偏向标志位也为1，对象处于biased状态，进而执行同步代码块，然后释放锁。

轻量级锁：

        在进入代码块时，如果对象未锁定（锁标志位为01状态），那么将在虚拟机线程的栈帧中创建一个名为Lock Record的空间（好像也有叫Displaced Mark Word），用于存储当前对象Mark Word的拷贝。然后虚拟机尝试使用CAS将对象的Mark Word替换为Lock Record的引用，如果该操作成功了，标志位变为00，即此时对象获得了轻量级锁。如果失败，则会自旋，进而变为重量级锁，标志位为10。随后进行解锁，如果对象的Mark Word仍然指向线程的Lock Record，那么用 CAS 操作把对象当前的 Mark Word 和线程中复制的 Displaced Mark Word 替换回来。

        轻量级锁能提升程序同步性能的依据是 “对于绝大部分的锁，在整个同步周期内都是不存在竞争的”，这是一个经验数据。如果没有竞争，轻量级锁使用 CAS 操作避免了使用互斥量的开销，但如果存在锁竞争，除了互斥量的开销外，还额外发生了 CAS 操作，因此在有竞争的情况下，轻量级锁会比传统的重量级锁更慢。