码农会锁，synchronized 对象头结构 (mark-word、Klass Pointer)、指针压缩、锁竞争，源码解毒、深度分析！

一、前言

感觉什么都不会，从哪开始呀！

这是最近我总能被问到的问题，也确实是。一个初入编程职场的新人，或是一个想重新努力学习的老司机，这也不会，那也不会，总会犯愁从哪开始。

讲道理，毕竟 Java 涉及的知识太多了，要学应该是学会学习的能力，而不是去背题、背答案，拾人牙慧是不会有太多收益的。

学习的过程要找对方法，遇到问题时最好能自己想想，你有哪些方式学会这些知识。是不感觉即使让你去百度搜，你都不知道应该拿哪个关键字搜！只能拿着问题直接找人问，这样缺少思考，缺少大脑撞南墙的过程，其实最后也很难学会。

所以，你要学会的是自我学习的能力，之后是从哪开始都可以，重要的是开始和坚持！

二、面试题

谢飞机，小记，周末逛完奥特莱斯，回来就跑面试官家去了！

谢飞机：duang、duang、duang，我来了！

面试官：来的还挺准时，洗洗手吃饭吧！

谢飞机：嘿嘿...

面试官：你看我这块鱼豆腐，像不像 synchronized 锁！

谢飞机：啊！？

面试官：飞机，正好问你。synchronized、volatile，有什么区别呀？

谢飞机：嗯，volatile 保证可见性，synchronized 保证原子性！

面试官：那不用 volatile，只用 synchronized 修饰方式，能保证可见性吗？

谢飞机：这...，我没验证过！

面试官：吃吧，吃吧！一会给你个 synchronized 学习大纲，照着整理知识点！

三、synchronized 解毒

1. 对象结构

1.1 对象结构介绍

HotSpot 虚拟机 markOop.cpp 中的 C++ 代码注释片段，描述了 64bits 下 mark-word 的存储状态，也就是图 15-1 的结构示意。

这部分的源码注释如下：

64 bits:
--------
unused:25 hash:31 -->| unused:1   age:4    biased_lock:1 lock:2 (normal object)
JavaThread*:54 epoch:2 unused:1   age:4    biased_lock:1 lock:2 (biased object)
PromotedObject*:61 --------------------->| promo_bits:3 ----->| (CMS promoted object)
size:64 ----------------------------------------------------->| (CMS free block)

unused:25 hash:31 -->| cms_free:1 age:4    biased_lock:1 lock:2 (COOPs && normal object)
JavaThread*:54 epoch:2 cms_free:1 age:4    biased_lock:1 lock:2 (COOPs && biased object)
narrowOop:32 unused:24 cms_free:1 unused:4 promo_bits:3 ----->| (COOPs && CMS promoted object)
unused:21 size:35 -->| cms_free:1 unused:7 ------------------>| (COOPs && CMS free block)

源码地址：jdk8/hotspot/file/vm/oops/markOop.hpp

HotSpot 虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为三块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。

• mark-word：对象标记字段占 4 个字节，用于存储一些列的标记位，比如：哈希值、轻量级锁的标记位，偏向锁标记位、分代年龄等。

• Klass Pointer：Class 对象的类型指针，Jdk1.8 默认开启指针压缩后为 4 字节，关闭指针压缩（-XX:-UseCompressedOops）后，长度为 8 字节。其指向的位置是对象对应的 Class 对象（其对应的元数据对象）的内存地址。

• 对象实际数据：包括对象的所有成员变量，大小由各个成员变量决定，比如：byte 占 1 个字节 8 比特位、int 占 4 个字节 32 比特位。

• 对齐：最后这段空间补全并非必须，仅仅为了起到占位符的作用。由于 HotSpot 虚拟机的内存管理系统要求对象起始地址必须是 8 字节的整数倍，所以对象头正好是 8 字节的倍数。因此当对象实例数据部分没有对齐的话，就需要通过对齐填充来补全。

另外，在 mark-word 锁类型标记中，无锁，偏向锁，轻量锁，重量锁，以及 GC 标记，5 种类中没法用 2 比特标记（2 比特最终有 4 种组合00、01、10、11），所以无锁、偏向锁，前又占了一位偏向锁标记。最终：101 为无锁、001 为偏向锁。

1.2 验证对象结构

为了可以更加直观的看到对象结构，我们可以借助 openjdk 提供的 jol-core 进行打印分析。

引入 POM

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.openjdk.jol/jol-cli -->
<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jol</groupId>
    <artifactId>jol-cli</artifactId>
    <version>0.14</version>
</dependency>

测试代码