多线程同步的锁（Monitor）和 Java对象头（Object Header）密切相关

Java 对象头

在JVM中，对象在内存中的布局分为三块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。

HotSpot 虚拟机的对象头(Object Header)包括两部分信息：

第一部分，是用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等等，这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机（暂不考虑开启压缩指针的场景）中分别为32个和64个Bits，官方称它为Mark Word。
另一部分，是类型指针，即是对象指向它的类的元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。并不是所有的虚拟机实现都必须在对象数据上保留类型指针，换句话说查找对象的元数据信息并不一定要经过对象本身。

以 32 位虚拟机为例

普通对象

如果对象是普通对象类型，则用 2 byte 存储对象头。

对象的类型，如Thread 类型，Integer类型等,都是由KlassWord来表示的，它是一个指针，指向了对象所从属的Class对象，即找到类。

其中 Mark Word 结构为:

其中，

age表示垃圾回收时的分代年龄，具体可见分代收集算法。年龄超过一定岁数就从幸存区调入到老年代。
biased_lock和01 表示偏向锁和加锁状态。其它表示在不同状态下每一位所代表的含义。
Normal状态表示对象的正常状态。对它加各种锁的时候，其值通常会改变。

数组对象

如果对象是数组类型，则虚拟机用 3 byte 存储对象头

注意：在一个Integer对象里，要保存8个字节的对象头，还有4个字节的int类型的数据。总共12字节，而基本数据类型int则只需4个字节。在内存敏感的情况下，建议用基本类型。

什么是 Monitor（锁）？

以上可以看到, 任何一个 Java 对象都可以通过关联一个 Monitor 对象，成为锁。

例如：如果使用 synchronized 给对象Object.class 上锁之后，该对象的对象头的Mark Word 中就被设置指向 Monitor 对象的指针。

所以，可以简单的理解为， Monitor 就是操作系统创建的一个对象。

Monitor 的工作原理

当我们线程2执行如下代码时：

synchronized(Object.class){
    //处理相关业务
}

Thread2 线程执行上述代码时，当前对象Object.class会被上一把锁，该对象的对象头的MarkWord字段指向了操作系统创建的Monitor对象。

注：MarkWord 在没有加任何锁的时候，即Normal状态，标记位为01。一旦要获取锁，就会尝试找一个Monitor与之关联，然后把最后两位也即标记位从01改为10，并且把前面的所有位改成指向Monitor对象的指针，占用30位。此时由于只有Thread2线程，所以成功获取了锁。理所应当的成为了Monitor对象的Owner。

Owner表示Monitor锁的持有者，而且同一个时刻只能有一个Owner。

Monitor对象只能有一个Owner，此时如果有其它线程如 Thread-3 或 Thread-4 等线程要获取这把锁就要进入Monitor对象的堵塞队列EntryList中等待Thread2释放锁。

注：EntryList 可以理解位 阻塞队列或同步队列。一直等待到其它线程释放Owner的所有权。

等待锁资源被释放后，Thread-3或Thread-4 会互相竞争锁资源，并不能保证谁获取到锁，最终还是有CPU来决定。
Monitor对象的WaitSet存放的是，获取到锁的线程，但是由于其它一些原因导致线程进入WAITING状态，又释放了锁资源。

注：EntryList 中的线程都处于 BLOCKED, WaitSet 中的线程都处于 WAITING。

原理如图：

刚开始 Monitor 中 Owner 为 null;
当 Thread-2 执行 synchronized(Object.class), 就会将 Monitor 的所有者 Owner 置为 Thread-2，Monitor中只能有一个 Owner;
在 Thread-2 上锁的过程中，如果 Thread-3，Thread-4，Thread-5 也来执行 synchronized(Object.class)，就会进入 EntryList, 同时变为 BLOCKED 状态;
Thread-2 执行完同步代码块的内容，然后唤醒 EntryList 中等待的线程来竞争锁，竞争的时是非公平的;
图中 WaitSet 中的 Thread-0，Thread-1 是之前获得过锁，但条件不满足进入 WAITING 状态的线程。