Java对象的内存布局包括：对象头(Header)，实例数据 (Instance Data)和补齐填充(Padding)
其中对象头中也包含了java内置的锁机制
对象头
对象头都至少包括两个字：
第一个字被称为Mark Word。包含了锁相关的信息
第二个字是指向metadata class的指针，metadata class定义了对象的类型（是哪个对象的实力）。其中也包含了VMT（Virtual Method Table)
（若对象是数组，还会存储数组的长度）
Mark Word的结构如下
根据锁标志位以及是否偏向锁分为：无锁态，偏向锁，轻量级锁，重量级锁，GC标记
轻量级锁
锁的状态分为：无锁态，偏向锁，轻量级锁，重量级锁。随着锁的竞争，锁可以从偏向升级到轻量，再升级到重量。
轻量级锁的形成
代码进入同步块时，如果对象为无锁状态（锁标志位为‘01’，是否为偏向锁为‘0’），虚拟机会在当前的线程的栈帧中建立一个锁记录（Lock Record）的空间，存储当前对象目前的Mark Word的拷贝（Displaced Mark Word）。（到达左图状态）
拷贝成功后，虚拟机将使用CAS操作，将对象的Mark Word更新为Lock Record的指针，并将Lock Record中的owner指向对象的Mark Word（到达右图状态）
若更新成功：该线程就拥有了 改对象的锁，并且对象Mark Word的锁标志位设置为‘00‘（即切换成轻量级锁状态）
若更新失败：虚拟机会检查对象的Mark Word是否指向当前线程的栈帧：
是的话说明该线程已经获得该对象的锁，可以进入同步块。
否则说明存在多个线程竞争锁，轻量级锁升级为重量级锁，锁状态为’01’，后面等待锁的线程进入阻塞，当前线程尝试自旋来获取锁。
轻量级锁的释放
把锁对象的Mark Word和线程的栈帧中复制的Mark Word替换回来
成功则同步完成
失败则说明有其他线程尝试获取该锁，释放锁的同时唤醒挂起的线程
偏向锁
引入偏向锁是为了在无多线程竞争时减少不必要的轻量级锁，轻量级锁在获取及释放时会多次使用CAS原子指令，而偏向锁只在置换Thread ID时依赖一次CAS原子指令
偏向锁获取过程
1.访问Mark Word中偏向锁的标志为‘1’，锁标志位为‘01’则为可偏向状态
2.若为可偏向状态，测试线程ID是否为当前线程，是则执行5，否则执行3
3.若线程ID未指向当前线程，通过CAS操作竞争锁：若竞争成功，则将Mark Word中线程ID置为当前ID，执行5。若竞争失败，执行4
4.若获取偏向锁失败，表示有竞争。到达全局安全的（safe point）时，获取偏向锁的线程被挂起，偏向锁升级为轻量级锁，被阻塞在安全点的线程继续执行同步代码
5.执行同步代码
偏向锁的释放
在偏向锁获取过程的第4步可以看到，偏向锁只有遇到其他线程尝试竞争时，持有偏向锁的线程才会释放锁。偏向锁需要等待全局安全点，它会暂停拥有偏向锁的线程，判断对象是否处于锁定状态，撤销偏向锁以后，恢复到未锁定（标志为‘01’）或轻量级（‘00’）的状态
偏向锁，轻量级锁，重量级锁 状态转换图
参考资料
https://blog.csdn.net/zhoufanyang_china/article/details/54601311