一、synchronized鎖的基本原理

synchronized是Java中用于實現線程安全的關鍵字，它可以應用于方法或代碼塊。當一個線程進入synchronized代碼塊時，它將獲得一個鎖，其他線程在嘗試進入同步代碼塊時會被阻塞，直到持有鎖的線程釋放鎖。

synchronized鎖的基本原理是基于對象的監視器（monitor）。每個Java對象都有一個與之關聯的監視器，這個監視器可以被一個線程持有。當一個線程獲取到對象的監視器時，它就可以執行同步代碼塊，其他線程則需要等待。

二、synchronized鎖的升級

盡管synchronized鎖是簡單易用的，但在高并發場景下性能可能不盡如人意。為了提高并發性能，Java引入了一些鎖的升級機制，具體如下：

1、偏向鎖（Biased Locking）

偏向鎖是JDK 6中引入的一種優化機制。它的設計初衷是針對沒有競爭的場景，假設在多數情況下，鎖總是由同一線程多次獲得的。在偏向鎖狀態下，當一個線程獲取到鎖后，會在對象頭中記錄下自己的線程ID。這樣，下次該線程再次獲取鎖時，無需進行同步操作，可以直接進入臨界區。

2、輕量級鎖（Lightweight Locking）

輕量級鎖是JDK 6中對synchronized鎖的升級改進。它的目標是在多個線程交替執行同步塊的情況下，減少傳統的重量級鎖的開銷。輕量級鎖的實現方式是通過CAS（Compare and Swap）操作來實現，將對象頭中的一部分空間作為鎖記錄。當多個線程競爭同一鎖時，會嘗試使用CAS操作來獲取鎖，成功則進入臨界區，失敗則升級為重量級鎖。

3、重量級鎖（Heavyweight Locking）

重量級鎖是synchronized鎖的默認狀態，也是最常見的狀態。當多個線程競爭同一鎖時，會進入重量級鎖狀態。在重量級鎖狀態下，競爭失敗的線程會進入阻塞狀態，被放入鎖的等待隊列中。只有持有鎖的線程釋放鎖后，等待隊列中的線程才有機會獲取鎖進入臨界區。

三、各個鎖的狀態對比

下面對偏向鎖、輕量級鎖和重量級鎖進行簡要對比，以便更好地理解它們之間的差異。

1、偏向鎖

2、輕量級鎖

3、重量級鎖

需要注意的是，鎖的升級過程是自動進行的，開發者無需手動干預。JVM會根據鎖的競爭情況自動切換鎖的狀態，以平衡性能和線程公平性。

在實際開發中，選擇合適的鎖取決于具體的應用場景和線程競爭情況。如果線程之間的競爭非常激烈，可以考慮使用其他更高級的鎖機制，如并發包中提供的ReentrantLock、ReadWriteLock等，它們提供了更細粒度的控制和更高的并發性能。