Mark Word 是 JVM 锁优化的核心字段，64 位下低 3 位标识锁状态：001 无锁、000 轻量级锁、010 重量级锁、101 偏向锁；状态变更通过 CAS 原子替换整个 Mark Word 实现。
Java 对象头中的 Mark Word 是 JVM 实现轻量级锁、偏向锁等优化机制的核心字段，它在 32 位和 64 位虚拟机中长度不同（分别为 32 位和 64 位），但都通过复用同一段内存、按位域（bit field）方式动态编码不同状态信息。锁状态不是独立字段，而是嵌入在 Mark Word 的低几位中，配合其他位共同表达当前锁的类型和归属。
Mark Word 中锁状态位的布局与含义
以 HotSpot 64 位 JVM（开启指针压缩，默认使用 32 位 Klass Pointer）为例，Mark Word 共 64 位，其中低 3 位（bit 0–2）固定为 lock state bits，直接标识锁的当前状态：
- 001：无锁状态（Normal/Unlocked）——此时 Mark Word 存储对象哈希码、分代年龄、是否为偏向锁等信息（具体分布取决于是否启用偏向锁）
- 000：轻量级锁（Lightweight Locked）——Mark Word 存储指向栈中 Lock Record 的指针（即 Displaced Mark Word 的地址）
- 010：重量级锁（Heavyweight Locked / Monitor Locked）——Mark Word 存储指向 ObjectMonitor 对象的指针
- 101：偏向锁（Biased Locked）——Mark Word 存储偏向线程 ID、偏向时间戳、分代年龄等复合信息（需结合高位判断）
注意：011 和 111 等组合在当前主流 JDK（如 JDK 8–17）中未被使用；JDK 15+ 默认关闭偏向锁，因此 101 状态实际很少出现。
锁升级过程中 Mark Word 的动态更新过程
锁状态变化本质是 Mark Word 内容的原子性替换（通常用 CAS 操作完成），不是简单修改某几个 bit：
立即学习“Java免费学习笔记（深入）”；
- 从无锁（001）到偏向锁（101）：JVM 在第一次调用 synchronized 且满足条件时，尝试用 CAS 将线程 ID、epoch、age 等写入 Mark Word，并将锁状态位设为 101
- 从偏向锁撤销为无锁（001）：发生竞争时，持有偏向锁的线程需将 Mark Word 恢复为原始无锁状态（可能含 hashcode 或 age），并设置为 001
- 从无锁/偏向锁升级为轻量级锁：线程在栈中创建 Lock Record，将对象原 Mark Word（Displaced Mark Word）存入其中，再用 CAS 将 Mark Word 替换为该 Lock Record 地址，并设状态为 000
- 从轻量级锁膨胀为重量级锁：当自旋失败，JVM 分配 ObjectMonitor，将 Mark Word 改为指向该 monitor 的指针，并设状态为 010
如何验证 Mark Word 的实际值
可通过 JOL（Java Object Layout） 工具查看对象内存布局及 Mark Word 内容：
- 添加依赖：
org.openjdk.jol:jol-core - 代码示例：
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable()); - 输出中 “mark:” 行即为 Mark Word 十六进制值，结合 JVM 参数（如
-XX:+UseBiasedLocking、-XX:-UseBiasedLocking）可观察不同锁状态下的变化 - 注意：必须在对象未被 GC 回收、且未被 JIT 过度优化（如逃逸分析消除锁）的前提下测试
关键细节与常见误区
Mark Word 的锁状态记录高度依赖 JVM 实现和运行时条件：
- 32 位 JVM 下 Mark Word 为 32 位，锁状态位仍占低 3 位，但其余字段布局有差异（如无指针压缩时 Klass Pointer 占 32 位）
- 对象未被锁定时，Mark Word 可能存储 identity hashcode —— 若调用过
System.identityHashCode()，后续无法进入偏向锁状态 - GC 过程中（如 CMS、ZGC 的并发标记阶段），部分 GC 算法会临时修改 Mark Word 高位用于标记，但这与锁状态无关，属于 GC 专用位
- 锁状态位只是“提示”，真正决定行为的是 JVM 根据这些位 + 当前上下文（如线程栈、monitor 状态）所执行的逻辑
