線程模型
對於 Hotspot 來說，每一個 Java 線程，都會映射到一條輕量級進程中（LWP，Light Weight Process）。輕量級進程是用戶進程調用系統內核所提供的一套接口，實際上它還需要調用更加底層的內核線程（KLT，Kernel-Level Thread）。而具體的功能，比如創建、同步等，則需要進行系統調用。
這些系統調用的操作，代價都比較高，需要在用戶態（User Mode）和內核態（Kernel Mode）中來回切換，也就是我們常說的線程上下文切換（ CS，Context Switch）。
對象內存佈局
Mark Word：用來存儲 hashCode、GC 分代年齡、鎖類型標記、偏向鎖線程 ID、CAS 鎖指向線程 LockRecord 的指針等，synconized 鎖的機制與這裏密切相關，這有點像 TCP/IP 中的協議頭。
Class Pointer：用來存儲對象指向它的類元數據指針、JVM 就是通過它來確定是哪個 Class 的實例。
Instance Data：存儲的是對象真正有效的信息，比如對象中所有字段的內容。
Padding：HostSpot 規定對象的起始地址必須是 8 字節的整數倍，這是爲了高效讀取對象而做的一種“對齊”操作
可重入鎖
synchronized 是一把可重入鎖。因此，在一個線程使用 synchronized 方法時可以調用該對象的另一個 synchronized 方法，即一個線程得到一個對象鎖後再次請求該對象鎖，是可以永遠拿到鎖的。
Java 中線程獲得對象鎖的操作是以線程而不是以調用爲單位的。synchronized 鎖的對象頭的 Mark Work 中會記錄該鎖的線程持有者和計數器。當一個線程請求成功後，JVM 會記下持有鎖的線程，並將計數器計爲 1 。此時如果有其他線程請求該鎖，則必須等待。而該持有鎖的線程如果再次請求這個鎖，就可以再次拿到這個鎖，同時計數器會遞增。當線程退出一個 synchronized 方法/塊時，計數器會遞減，如果計數器爲 0 則釋放該鎖。
鎖升級
根據使用情況，鎖升級大體可以按照下面的路徑：偏向鎖→輕量級鎖→重量級鎖，鎖只能升級不能降級，所以一旦鎖升級爲重量級鎖，就只能依靠操作系統進行調度。
我們再看一下 Mark Word 的結構。其中，Biased 有 1 bit 大小，Tag 有 2 bit 大小，鎖升級就是通過 Thread Id、Biased、Tag 這三個變量值來判斷的。
偏向鎖
偏向鎖，其實是一把偏心鎖（一般不這麼描述）。在 JVM 中，當只有一個線程使用了鎖的情況下，偏向鎖才能夠保證更高的效率。
當第 1 個線程第一次訪問同步塊時，會先檢測對象頭 Mark Word 中的標誌位（Tag）是否爲 01，以此來判斷此時對象鎖是否處於無鎖狀態或者偏向鎖狀態（匿名偏向鎖）。
這也是鎖默認的狀態，線程一旦獲取了這把鎖，就會把自己的線程 ID 寫到 Mark Word 中，在其他線程來獲取這把鎖之前，該線程都處於偏向鎖狀態。
輕量級鎖
當下一個線程參與到偏向鎖競爭時，會先判斷 Mark Word 中保存的線程 ID 是否與這個線程 ID 相等，如果不相等，則會立即撤銷偏向鎖，升級爲輕量級鎖。
輕量級鎖的獲取是怎麼進行的呢？它們使用的是自旋方式
參與競爭的每個線程，會在自己的線程棧中生成一個 LockRecord ( LR )，然後每個線程通過 CAS（自旋）的操作將鎖對象頭中的 Mark Work 設置爲指向自己的 LR 指針，哪個線程設置成功，就意味着哪個線程獲得鎖。在這種情況下，JVM 不會依賴內核進行線程調度。
當鎖處於輕量級鎖的狀態時，就不能夠再通過簡單的對比 Tag 值進行判斷了，每次對鎖的獲取，都需要通過自旋的操作。
當然，自旋也是面向不存在鎖競爭的場景，比如一個線程運行完了，另外一個線程去獲取這把鎖。但如果自旋失敗達到一定的次數（JVM 自動管理）時，就會膨脹爲重量級鎖。
重量級鎖
重量級鎖即爲我們對 synchronized 的直觀認識，在這種情況下，線程會掛起，進入到操作系統內核態，等待操作系統的調度，然後再映射回用戶態。系統調用是昂貴的，重量級鎖的名稱也由此而來。
如果系統的共享變量競爭非常激烈，那麼鎖會迅速膨脹到重量級鎖，這些優化也就名存實亡了。如果併發非常嚴重，則可以通過參數 -XX:-UseBiasedLocking 禁用偏向鎖。這種方法在理論上會有一些性能提升，但實際上並不確定
因爲，synchronized 在 JDK，包括一些框架代碼中的應用是非常廣泛的。在一些不需要同步的場景中，即使加上了 synchronized 關鍵字，由於鎖升級的原因，效率也不會太差。
