通常來講synchronized被當做重量級鎖來使用，但其實它並不是一味地阻塞當前執行緒，而是通過鎖升級等方式進行了很多的優化。

一 重量級鎖（互斥同步或悲觀鎖）

最原始的，也是synchronized與生俱來的同步方式。 使用synchronized可以指定一個鎖物件，如果沒有指定物件就是用當前物件的例項（非static的普通方法）或者當前物件的class物件（被static修飾的方法）作為被指定的鎖物件。鎖物件的鎖資訊放在鎖物件的頭資訊裡，由於考慮到提高虛擬機器空間使用效率等原因，這部分空間會根據不同的鎖狀態儲存不同的鎖資訊。如下圖所示。標誌位、儲存內容都在物件頭資訊中一個叫MarkWord的地方。

執行synchronized程式碼時，先嚐試獲取鎖物件的鎖，如果當前物件鎖的計數器是0（表示當前無執行緒競爭）或者計數器不為0單執行緒是同一個執行緒（同一個執行緒重入鎖），則當前執行緒獲取鎖，將鎖計數器加一；若釋放鎖則減一；若獲取物件失敗則當前執行緒阻塞等待，直到另一個執行緒釋放。

二 輕量級鎖（樂觀鎖）

jdk1.6之後加入的新型鎖機制，由於大多數時候是非併發狀態，此時重量級鎖消耗資源高且無用，因此加入了輕量級鎖。 加鎖過程如下：若尚未被鎖定（狀態為01）則在當前執行緒的棧頻中建立一個Lock Record的鎖空間，用於copy鎖資訊，copy完成後，使用cas操作，將MarkWord中的儲存內容換成指標（指標執行棧頻中Lock Record位置），再將MarkWord的標誌位變為00。若cas操作失敗，則檢視是否MarkWord中指標是否已經指向本執行緒的棧頻，若是，則執行緒已經持有此物件的鎖，若否，則執行緒被搶佔，進入阻塞狀態。 解鎖過程如下：同樣使用cas操作，若指標依然指向本執行緒棧頻，則將Lock Record中的資訊複製到MarkWord中。若cas失敗則存在其他併發執行緒，需釋放鎖的同時喚醒被阻塞的執行緒。 輕量級鎖適用於基本上不存在競爭的情況。一旦存在競爭不僅導致當前執行緒進入阻塞狀態，並且還有額外的cas開銷。

三 偏向鎖

jdk1.6之後加入的新型鎖機制，如果說輕量級鎖防止了非併發情況下的阻塞操作，那麼偏向鎖就是去掉了單執行緒操作下cas操作。偏向鎖很適合初始化時，在迴圈中重複訪問的需加鎖的程式碼。如建立ConcurrentHashMap後迴圈add操作。 所謂偏向鎖，就是加鎖程式碼在第一次被執行緒訪問時在MarkWord中記錄下執行緒id，如果以後還是這個執行緒在沒有併發的情況下訪問了，就可以進入程式碼塊，如果有其他執行緒進入程式碼塊,會觸發鎖升級即，偏向鎖變為輕量級鎖。偏向鎖關閉後不會再進入。 下圖是偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖轉換模式。

四 自旋鎖與自適應鎖

jdk1.4.2之後引入的鎖機制，在輕量級鎖晉升到重量級鎖時可以加入自旋鎖或者自適應鎖。 由於阻塞操作佔用時間較長，有時甚至比同步程式碼更加耗費資源，所以使用多次迴圈使用cas嘗試獲取鎖的方式，來減少併發狀況下阻塞的發生。如果成功獲取則跳出迴圈，進入普通輕量級鎖模式；如果失敗則繼續迴圈，直到次數用盡，阻塞當前執行緒。 自旋鎖迴圈次數預設是10次。但jdk1.6開始，迴圈鎖升級為自適應鎖，迴圈次數由虛擬機器掌控。如果上次自旋獲取同步程式碼的鎖的時間較短，這次自旋時間就會延長，因為虛擬機器認為這段程式碼執行很快，使用自旋很容易獲取到鎖；相反，就會縮短自旋時間，甚至會取消自旋，以節省消耗。

五 鎖粗化與鎖消除

鎖粗化，當synchronized程式碼塊被寫在一個迴圈裡，重複的被不停加鎖解鎖，會讓效能受損，虛擬機器會將鎖範圍粗化到迴圈體外邊。 鎖消除，當synchronized程式碼塊被用於一個根本不會發生併發的地方，比如在一個方法裡建立StringBuffer並使用append方法。虛擬機器執行時會啟用逃逸分析，消除鎖。 鎖粗化與鎖消除體現了虛擬機器強大的一面，但不應該是程式設計師寫出低質量程式碼的藉口。如上述情況應使用非併發的StringBuider，而並非併發類StringBuffer。