Mark Word
谈JVM的同步机制，不得不先了解一下Java对象头中的Mark Word，JVM同步的实现离不开这个数据结构。
存储内容 | 标记 | 状态 |
hash、对象分代年龄 | 01 | 无锁 |
指向（虚拟机栈中）锁记录地址的指针 | 00 | 轻量级锁 |
指向操作系统重量级锁的指针 | 10 | 重量级锁 |
11 | GC标记 | |
偏向线程ID、对象分代年龄 | 01 | 偏向/可偏向锁 |
锁的类型
重量级锁（heavy-weight locking）
操作系统级别的锁机制，包括互斥（mutex）对象和条件变量（condition variables）
轻量级锁（light-weight locking）
所有现代JVM都引入了经量级锁：
- 避免将每个对象关联操作系统的重量级锁
- 当不存在锁竞争时，使用原子操作来进入退出同步块
- 如果发生锁竞争，回退到操作系统的重量级锁
使用轻量级锁会提高效率，因为大部分锁都不存在竞争。
具体实现
上图描述了标准的加锁过程：
- 开始对象处于未锁定状态。
- 当在对象上进行同步时，mark word被拷贝到当前线程栈帧上的锁记录（lock record，用于追踪被当前线程锁定的对象）中，它被称之为displaced mark。
- 线程使用原子的CAS（Compare-and-swap）指令尝试将mark word的指针指向帧栈上的锁记录。
- 若CAS成功，则该线程获得锁。
- 若CAS失败，则轻量级锁膨胀为重量级锁以管理等待线程。
由于在多处理器上执行原子的CAS操作代价是昂贵的，大多数锁不仅不存在竞争，它们还通常由同一个线程重复加锁/解锁。为了解决这些问题，引入了偏向锁（Biased Locking），只有第一次获取锁时，使用CAS操作将线程ID置于对象头的mark word中 。这个对象会偏向于第一次获取锁的线程，之后该线程锁定和解锁对象不需要任何原子操作或mark word的更新。若另外的一个线程锁定了该对象，则取消偏向。
总结
轻量级锁在使用操作系统重量级锁之前，首先进行CAS操作以减少系统开销，因为大部分锁都是无竞争的。
偏向锁的目的是无竞争的时候连CAS操作都不需要，直接使用偏向线程。