Jvm 在加锁的过程中，会采用自旋、自适应、锁消除、锁粗化等优化手段来提升代码执行效率。
锁的4中状态：无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态、重量级锁状态（级别从低到高）。
所谓的锁升级、降级，就是 JVM 优化 synchronized 运行的机制，当 JVM 监测到不同的竞争状况是，会自动切换到不同的锁实现。这种切换就是锁的升级、降级。
因为经过大量的研究发现，大多数时候是不存在锁竞争的，常常是一个线程多次获得同一个锁，因此如果每次都要竞争锁会增大很多没有必要付出的代价，为了降低获取锁的代价，才引入的偏向锁。
在程序的一开始，处于无锁状态。紧接着，有一个线程申请锁，此时通过CAS竞争锁（CAS保证了此竞争行为的原子性），获取锁成功，Mark Word 将标记为偏向锁。当同样的线程再次到来，发现是锁的持有者并且是偏向锁，直接进入临界区。
因此，偏向锁意味着，不会发生竞争条件，因为只有一个线程。
随着程序的运行，有新的线程要进入临界区，通过CAS竞争锁失败。Mark Word立即将偏向锁标记锁为轻量级锁，因为已经发生了竞争条件。紧接着，会反复同通过CAS为线程获取锁，如果占有锁的线程在临界区待的时间很短，那么申请锁的线程将很快拿到锁。
因此，轻量级锁意味着，有竞争条件，但是大家能很快地被分配到锁。
当然，申请锁的线程并不总是能很快地获取到锁，与其反复地CAS重试而浪费CPU时间，不如直接将线程阻塞住。那么，在轻量级锁的情况下，如果有线程超过一定次数的重试还是获取不到锁，Mark Word立即将轻量级锁标记为重量级锁，此后所有获取不到锁的线程将被阻塞，需要Monitor的参与。
因此，重量级锁意味着，在有竞争条件的情况下，线程不能很快地被分配到锁。
Synchronized的锁只能膨胀，不能收缩。偏向锁和轻量锁为乐观锁，重量级锁为悲观锁。
Synchronized的好处在于，它的优化、锁申请释放、锁的分配都是自动的，开发者能快速地使用。
线程1获取轻量级锁时会先把锁对象的对象头MarkWord复制一份到线程1的栈帧中创建的用于存储锁记录的空间（称为DisplacedMarkWord），然后使用CAS把对象头中的内容替换为线程1存储的锁记录（DisplacedMarkWord）的地址；
如果在线程1复制对象头的同时（在线程1CAS之前），线程2也准备获取锁，复制了对象头到线程2的锁记录空间中，但是在线程2CAS的时候，发现线程1已经把对象头换了，线程2的CAS失败，那么线程2就尝试使用自旋锁来等待线程1释放锁。
但是如果自旋的时间太长也不行，因为自旋是要消耗CPU的，因此自旋的次数是有限制的，比如10次或者100次，如果自旋次数到了线程1还没有释放锁，或者线程1还在执行，线程2还在自旋等待，这时又有一个线程3过来竞争这个锁对象，那么这个时候轻量级锁就会膨胀为重量级锁。重量级锁把除了拥有锁的线程都阻塞，防止CPU空转。
当轻量级锁失败，虚拟机就会使用重量级锁。使用重量级锁时，对象的Mark Word中的末尾的2位会被设置为'10'。整个Mark Word表示指向monitor对象的指针。
在没有加入锁优化时，Synchronized是一个非常“胖大”的家伙。在多线程竞争锁时，当一个线程获取锁时，它会阻塞所有正在竞争的线程，这样对性能带来了极大的影响。在挂起线程和恢复线程的操作都需要转入内核态中完成，这些操作对系统的并发性能带来了很大的压力。同时HotSpot团队注意到在很多情况下，共享数据的锁定状态只会持续很短的一段时间，为了这段时间去挂起和回复阻塞线程并不值得。在如今多处理器环境下，完全可以让另一个没有获取到锁的线程在门外等待一会(自旋)，但不放弃CPU的执行时间。等待持有锁的线程是否很快就会释放锁。为了让线程等待，我们只需要让线程执行一个忙循环(自旋)，这便是自旋锁由来的原因。
如果一系列的连续操作都是对同一个对象反复加锁和解锁，甚至加锁操作是出现在循环体中的，那即使没有线程竞争，频繁地进行互斥同步操作也会导致不必要的性能损耗。在这种情况下，虚拟机便会把所有的锁操作优化成对锁的一次请求，从而减少对锁的请求同步次数，这个操作叫做锁粗化。
锁消除是指JIT编译器在运行时，将一些在代码上同步了但实际上不可能存在共享数据竞争的锁进行消除。
锁消除主要是根据逃逸分析技术来判定的，如果判断在一段代码中，堆上的所有数据都不会逃逸出去从而被其它线程访问到，那就可以把它们当做栈上数据对待，认为它们是线程私有的，同步加锁自然就无需进行了。
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