Mark Word 是 JVM 实现锁机制的核心动态结构，通过复用比特位记录锁状态、线程ID、GC年龄等信息；其布局随锁状态（无锁/偏向/轻量级/重量级/GC）变化，不同状态下各字段语义互斥。
Java 对象头中的 Mark Word 是 JVM 实现轻量级锁、偏向锁、重量级锁等同步机制的核心数据结构，它在对象内存布局中占据固定位置（通常 8 字节或 16 字节，取决于平台和 JVM 参数），通过复用同一段二进制位来动态记录锁状态、线程 ID、GC 分代年龄、哈希码等信息。
Mark Word 的结构随锁状态动态变化
Mark Word 不是静态存储锁状态的“字段”，而是根据当前锁所处阶段，重新解释其内部比特位的含义。JVM 通过对象监视器（ObjectMonitor）与 Mark Word 协同工作，在加锁/解锁过程中修改 Mark Word 的内容，并依据特定标志位识别当前锁类型。
- 未锁定状态（无锁）：存储对象哈希码（如果已计算）、GC 分代年龄、是否为偏向锁标记（biased_lock=0）
- 偏向锁状态：biased_lock=1，且 epoch、thread ID、age 等字段有效；若线程重入，不修改 Mark Word
- 轻量级锁状态：biased_lock=0，lock=01；Mark Word 被替换为指向当前线程栈中 Lock Record 的指针（Displaced Mark Word 存于该记录中）
- 重量级锁状态：biased_lock=0，lock=10；Mark Word 存储指向 ObjectMonitor 的指针（monitor pointer）
- GC 标记状态（如 CMS 或 G1 并发标记阶段）：lock=11，mark=00/01/10 等，表示对象处于特殊 GC 状态，此时不能加锁
锁升级过程中的 Mark Word 修改时机与方式
锁状态变化不是自动触发的，而是在 synchronized 进入/退出、或发生竞争时由 JVM 运行时检测并执行相应操作：
- 偏向锁获取：首次进入 synchronized 块时，JVM 检查对象头是否允许偏向（未被锁定 + 偏向启用 + 未批量撤销）、线程 ID 是否匹配；若满足，则 CAS 将当前线程 ID 写入 Mark Word，并设置 biased_lock=1、age 等
- 偏向锁撤销：当另一线程尝试获取已偏向对象的锁，会触发偏向撤销 —— JVM 暂停持有线程（安全点），将 Mark Word 恢复为未锁定状态（可能带原始哈希码），再升级为轻量级锁
- 轻量级锁加锁：线程在栈帧中创建 Lock Record，将对象当前 Mark Word 复制到 record 的 Displaced Mark Word 字段；再 CAS 将 Mark Word 替换为指向该 record 的指针；成功则加锁完成
- 锁膨胀（升级为重量级锁）：轻量级锁下发生多线程自旋失败（超过阈值，默认 10 次），JVM 将 Mark Word 改为指向 ObjectMonitor 的指针，同时将所有等待线程挂起，交由操作系统互斥量管理
关键细节：Mark Word 是“复用”而非“叠加”存储
同一个 Mark Word 在不同锁状态下，各比特位代表完全不同的语义，不存在“同时存线程 ID 和 monitor 地址”的情况。例如：
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- 偏向锁时：bit 0–1 = 01（锁标志位），bit 2 = 1（biased_lock），高位存 thread ID
- 轻量级锁时：bit 0–1 = 00（lock=00 表示轻量级锁），高位存栈中 Lock Record 地址
- 重量级锁时：bit 0–1 = 10（lock=10），高位存 ObjectMonitor* 地址
- 注意：JDK 10+ 默认关闭偏向锁（-XX:+UseBiasedLocking=false），且部分 HotSpot 版本已移除偏向锁逻辑；实际行为需结合具体 JDK 版本和启动参数确认
如何观察 Mark Word 变化？
可通过 JOL（Java Object Layout）工具打印对象头布局，配合调试或延迟触发锁操作来对比：
- 添加依赖：<dependency><groupId>org.openjdk.jol</groupId><artifactId>jol-core</artifactId><version>0.17</version></dependency>
- 代码示例：
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(obj).toPrintable()); - 配合 -XX:+PrintGCDetails、-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly（需 hsdis）可进一步分析底层指令，但需注意 Mark Word 是瞬态的，打印时刻可能已变更
