synchronized锁升级是jvm自动触发的单向过程：无锁→偏向锁→轻量级锁→重量级锁。偏向锁适用于单线程场景，通过cas记录线程id实现零成本重入；轻量级锁在竞争时采用自旋抢锁，失败则升级；重量级锁依赖objectmonitor，引发内核态切换与线程阻塞。
synchronized 锁升级不是人为控制的流程，而是 JVM 根据实际竞争情况自动触发的状态演进。整个过程围绕对象头中的 Mark Word 展开，状态只能单向升级：无锁 → 偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁，不可降级。
偏向锁：单线程场景的零成本优化
对象首次被某个线程进入 synchronized 块时触发。JVM 检查 Mark Word 是否可偏向（锁标志位为 01，偏向标志位为 1），若满足，则通过一次 CAS 将当前线程 ID 写入，并标记为偏向该线程。
后续同一线程再次加锁，仅需比对 Mark Word 中的线程 ID，无需任何同步操作——几乎等同于没加锁。
关键细节：
- 偏向锁默认在 JVM 启动约 4 秒后才启用，可通过 -XX:-UseBiasedLocking 彻底禁用
- 撤销发生在第二个线程尝试获取锁时，需等待全局安全点（Stop-The-World 小暂停）
- 若原持有线程已退出同步块，对象可能重置为无锁；若仍在执行，则直接升级为轻量级锁
轻量级锁：低竞争下的自旋抢夺
偏向锁被撤销后，或对象本就不支持偏向（如禁用了偏向锁），第一个竞争线程会尝试轻量级锁。此时线程在自己的栈帧中创建一个 Lock Record，将 Mark Word 的原始值（Displaced Mark Word）复制进去，再用 CAS 尝试把对象头替换为指向该记录的指针，锁标志位变为 00。
CAS 成功即获得锁；失败则说明已有其他线程抢先设置，当前线程进入自旋等待。
自旋不是无限的：
- JDK 默认自旋阈值为 10 次（可由 -XX:PreBlockSpin 调整）
- 现代 JVM 使用“适应性自旋”：根据前几次自旋是否成功动态调整次数
- 一旦自旋失败、或检测到多个线程同时争抢（如第三个线程加入），就放弃自旋，升级为重量级锁
重量级锁：高竞争下的内核级保障
当轻量级锁自旋耗尽仍无法获取锁，JVM 就将对象头的 Mark Word 替换为指向 ObjectMonitor 的指针，锁标志位设为 10。ObjectMonitor 是 C++ 实现的监视器对象，内部包含等待队列、阻塞队列和 owner 字段等。
此时未抢到锁的线程会被挂起，进入 BLOCKED 状态，等待操作系统调度唤醒。
代价明显：
- 用户态 → 内核态切换，上下文开销大
- 线程阻塞/唤醒涉及系统调用，延迟高
- 一旦升级为重量级锁，该对象后续所有加锁操作都走这条路径，不再尝试退回轻量级或偏向
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