synchronized关键字是一个用于同步访问共享资源的机制，它可以确保并发编程中的三个关键要素：原子性、可见性和有序性。

原理

synchronized是Java中的内置锁，通过对象头中的锁状态标志位和锁记录（Lock Record）来实现。每个Java对象都有一个对象头，其中包含了锁状态标志位、指向锁记录的指针等信息。

当一个线程尝试获取某个对象的synchronized锁时，如果该对象的锁状态为无锁状态，则JVM会在当前线程的栈帧中创建一个锁记录（Lock Record），并将其与对象的对象头关联起来。此时，该线程就成功获取了对象的锁，可以执行同步代码块。

如果其他线程也尝试获取该对象的锁，则会被阻塞，直到持有锁的线程释放锁。当持有锁的线程执行完同步代码块后，会将锁状态设置为无锁状态，并唤醒等待队列中的一个线程，使其获取锁并执行同步代码块。

锁升级

在Java 6之前，synchronized的实现是基于重量级锁的，即当线程尝试获取锁失败时，会被阻塞并导致用户态和内核态的切换，性能开销较大。从Java 6开始，JVM对synchronized的实现进行了优化，引入了锁升级的过程，包括无锁状态、偏向锁、轻量级锁和重量级锁四种状态。

无锁状态

对象刚开始时处于无锁状态，也就是没有任何线程持有该对象的锁。

偏向锁

为了减少无竞争情况下的锁开销，JVM引入了偏向锁。当一个线程首次访问同步代码块时，它会在对象头和当前线程的栈帧中记录偏向的线程ID。这样，在后续的执行中，如果仍然是同一个线程访问该同步代码块，JVM就可以判断出来，并允许该线程无锁地执行同步代码。偏向锁实际上是一种延迟加锁的机制，它的目标是消除无竞争情况下的同步原语，进一步提高程序的运行性能。

但是，当有其他线程尝试获取这个偏向锁时，偏向锁就会撤销，并尝试升级为轻量级锁。

轻量级锁

轻量级锁是为了减少线程阻塞而设计的。当偏向锁撤销后，或者多个线程交替执行同步代码块时，锁会升级为轻量级锁。轻量级锁的加锁过程是通过CAS操作实现的，它试图将对象头的Mark Word替换为指向线程栈帧中锁记录的指针。如果成功，则当前线程获得锁；如果失败，说明存在竞争，此时会尝试自旋等待，即让当前线程空转一段时间，然后再次尝试获取锁。

如果自旋等待达到一定的次数仍然没有获取到锁，那么轻量级锁就会升级为重量级锁。

重量级锁

重量级锁是Java中最基础的锁机制，它的实现依赖于操作系统的互斥量（Mutex）。当轻量级锁无法满足性能需求时，会升级为重量级锁。此时，未获取到锁的线程会被阻塞，并进入等待状态，直到持有锁的线程释放锁。由于重量级锁涉及到用户态和内核态的切换，因此它的性能开销相对较大。

重量级锁的实现依赖于底层的 Monitor 机制。每个对象都有一个与之关联的 Monitor，当线程尝试获取重量级锁时，会被放入 Monitor 的入口等待队列中。如果获取锁失败，线程会被阻塞并放入等待队列，直到持有锁的线程释放锁。

面试知识点

同一个类不同方法都有synchronized锁，一个对象是否可以同时访问这些方法？

同一个对象的不同 synchronized 方法不能同时被多个线程访问​​。这是因为 synchronized 修饰实例方法时，锁的是当前对象实例（即 this 对象锁），同一时间只允许一个线程持有该锁。

一个类的static方法加上synchronized之后的锁的影响

静态方法的锁是​​类对象（Class 对象）​​，与实例对象的锁无关。因此，一个线程访问实例同步方法，另一个线程访问静态同步方法时，​​不会互相阻塞​​（因为锁不同）