重量級鎖
前文解釋了synchronized的實現和運用，了解monitor的作用，但是由於monitor監視器鎖的操作是基於操作系統的底層Mutex Lock實現的，對所要加鎖線程加上互斥鎖，但是加鎖時間相比其他指令就長很多了，因此將這種基於互斥鎖的加鎖機制成為重量級鎖。
而在JDK1.6之后，對synchronized優化，根據不同情形出現了偏向鎖、輕量鎖、對象鎖，自旋鎖（或自適應自旋鎖）等，因此，現在的synchronized可以說是一個幾種鎖過程的封裝。
為了更好地解釋下面幾種鎖，這里需要描述一下synchronized的線程排隊和鎖標志位
對象頭
了解Java虛擬機知道Java的對象是創建在堆上的，指向堆的引用才放在棧上，而在堆上創建的對象結構大致是這樣的
其中對象頭就是用於保存對象的信息，包括哈希碼（HashCode）、GC分代年齡、鎖狀態標志、線程持有的鎖、偏向線程ID、偏向時間戳等，在不同狀態的情況下，對象頭內容不同
這里我們主要關注的是鎖標志位，當一個線程獲取對象並加鎖后，標志位從01變為10，其他線程則處於排隊狀態。
圖中可以看出，當存在調用對象被運行的線程占用事，請求線程會進入排隊隊列，還有wait之后notify的線程。
自旋鎖（自適應鎖）
由於線程阻塞后進入排隊隊列和喚醒都需要CPU從用戶態轉為核心態，花費時間較多，尤其頻繁的阻塞和喚醒對CPU來說也是負荷很重的工作，同時，統計發現很多線程鎖定狀態只持續很短時間，如果這時候其他線程進入等待隊列之后再喚醒太費時間了，因此，出現了自旋鎖。
自旋鎖，由於線程阻塞和喚醒的代價比較大，對於等待的線程，不先加到等待隊列中，而是去執行一個無意義的循環，一直到運行的線程結束之后去競爭鎖。但是明顯自旋鎖使得synchronized的對象鎖方式在線程之間引入了不公平，而且CPU在等待自旋鎖時不做任何有用的工作，僅僅是等待，浪費資源，但是這樣可以保證大吞吐率和執行效率。但是由於CPU的自旋消耗比較大，因此自旋是有范圍的，超過這個范圍就會進入排隊隊列，即重量級鎖的機制
自適應自旋鎖，就是自旋的次數是通過JVM在運行時收集的統計信息，動態調整自旋鎖的自旋次數上界。
輕量級鎖和偏向鎖
在某些情況下，synchronized區域不存在競爭，依然按照重量級鎖的方式運行，會無端消耗資源，因此JDK1.6之后，加入了輕量鎖和偏向鎖。
不過，需要注意的是輕量鎖或者偏向鎖不能代替重量級鎖的功能，只是在無競爭環境下，減少無端消耗，如果出現競爭，還是會轉換成重量級鎖。
輕量級鎖
在前面已經描述了Java對象頭的結構，對於除了鎖標志位的部分，被定義為Mark Word，圖中可以發現，不同鎖狀態的Mark Word內容是不同，這也是對Mark Word的運用，這里主要講無鎖狀態和輕量級鎖狀態的轉換。
加鎖
- 在運行到同步塊的時候，如果鎖標志位為“01”狀態，是否偏向鎖為“0”（無鎖狀態），那么虛擬機當前線程的棧幀中會建立一個名為鎖記錄（Lock Record）的空間，用於存儲鎖對象目前的Mark Word的拷貝，官方稱之為Displaced Mark Word。
- 拷貝對象頭中的Mark Word復制到鎖記錄中，然后通過CAS操作嘗試將對象的Mark Word更新為指向Lock Record的指針，將Lock record里的owner指針指向object mark word。CAS操作是用來保證多線程情況下操作原子性的方法，即compare and set，比較成功后再操作，這里就不詳細講了。
- 如果更新成功，那么線程獲取同步塊鎖並將對象頭的鎖標志位改為00，操作如圖
- 如果失敗，那么先檢查CAS操作是否成功，如果成功，那么表示鎖已經獲得，直接執行即可，如果沒有，就說明有競爭，那么就需要升級到重量級鎖。
整個流程可以由下圖表示
偏向鎖
偏向鎖是比輕量級鎖更輕量的鎖，在無競爭情況下，使用輕量鎖還是需要CAS操作進行信息交換等消耗一定資源，有的時候，同步塊可能只被一個線程占用，那么甚至不需要CAS交換信息，只要做標志位即可，偏向鎖就是這么做的。
加鎖
- 當同步塊的對象頭處於無鎖狀態時，把對象頭中的標志位設為“01”，即偏向模式。同時使用CAS操作把獲取到這個鎖的線程的ID記錄在對象的Mark Word之中的偏向線程ID，並將是否偏向鎖的狀態位置置為1。
- 操作成功后持有偏向鎖的線程以后每次進入這個鎖相關的同步塊時，直接檢查ThreadId是否和自身線程Id一致。
- 如果一致，那么表示線程已經獲取了鎖，那么直接執行即可，不需要加鎖。
- 如果不一致，表示有其他的線程訪問同步塊了，此時需要判斷對象頭狀態，如果此時處於無鎖狀態，那么就執行最開始的操作，將鎖轉移給該線程，如果仍然是偏向鎖狀態，那么轉變成輕量鎖。
解鎖
- 線程不會主動去釋放偏向鎖。偏向鎖的撤銷，需要等待全局安全點（在這個時間點上沒有字節碼正在執行），它會首先暫停擁有偏向鎖的線程。
整個偏向鎖和升級輕量鎖的過程如圖
其他優化
除了以上因為不同競爭狀態優化的鎖，還有一些因為特殊應用場景的優化。
鎖粗化
鎖粗化就是將多次連接在一起的加鎖、解鎖操作合並為一次，將多個連續的鎖擴展成一個范圍更大的鎖。
StringBuffer str = new StringBuffer();
str.append("1")；
str.append("2");
str.append("3");
這里由於StringBuffer內部是有鎖的，在執行append()的時候原來是需要加鎖解鎖三次的，這里鎖的粗化將三個鎖合並成一個，最開始加鎖之后最后再解鎖。
鎖消除
鎖消除就是虛擬機即時編譯器在運行時，對一些代碼上要求同步，但是被檢測到不可能存在共享數據競爭的鎖進行削除，即對於代碼數據的逃逸分析，如果數據無法逃逸並且私有的話，鎖其實是沒必要的，可以消除。
比如上面的StringBuffer變量，如果被放在有個私有函數中作為中間值，不被輸出，那個根本不存在數據逃逸，就不需要加鎖。