synchronized 的同步实现由 JVM 底层通过对象监视器（Monitor）、对象头 Mark Word 和 monitorenter/monitorexit 字节码指令协同完成，支持偏向锁、轻量级锁、重量级锁三级升级机制，且锁对象依语法形式分别为 this、Class 或显式指定对象。

synchronized 的同步实现不是靠 Java 代码本身，而是由 JVM 在底层通过对象监视器（Monitor）配合对象头和字节码指令共同完成的。

基于对象头的锁状态管理

每个 Java 对象在内存中都有一个对象头，其中关键部分是 Mark Word。它会动态存储以下信息：

• 哈希码、GC 分代年龄等元数据
• 当前锁的状态：无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁
• 指向线程栈中 Lock Record 的指针（轻量级锁时）
• 指向 Monitor 对象的指针（重量级锁时）

当线程尝试获取锁时，JVM 会根据 Mark Word 的当前值决定走哪条锁路径，并可能触发锁升级。

字节码层面的指令支撑

synchronized 编译后不生成新类或方法，而是插入两条 JVM 指令：

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• monitorenter：在进入同步块/方法前执行，尝试获取 Monitor
• monitorexit：在退出同步块/方法前执行，释放 Monitor

这两条指令由解释器或 JIT 编译器处理。例如，InterpreterRuntime::monitorenter 会判断是否启用偏向锁；若启用，先走 fast_enter；否则走 slow_enter 进入更重的锁逻辑。

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Monitor 与锁升级机制

Monitor 是 JVM 内部的同步组件，本质是一个 C++ 结构体，包含：

• Owner：记录当前持有锁的线程
• EntryList：等待获取锁的线程队列
• WaitSet：调用 wait() 后挂起的线程队列

JDK 1.6 起引入锁升级优化，按竞争程度逐步演进：

• 偏向锁：无竞争时，仅用一次 CAS 将线程 ID 写入 Mark Word，开销极小
• 轻量级锁：存在少量竞争时，在线程栈中创建 Lock Record，通过 CAS 替换 Mark Word
• 重量级锁：竞争激烈时，膨胀为 Monitor，线程进入操作系统级阻塞，性能代价最高

锁只能升级不能降级，但偏向锁可被撤销（如发生竞争）。

三种语法形式对应不同锁对象

synchronized 的语义差异体现在锁定目标上：

• 修饰实例方法：锁的是当前 this 对象，多个线程调用同一对象的不同 synchronized 方法会互斥
• 修饰静态方法：锁的是当前类的 Class 对象，所有该类实例共享同一把锁
• 修饰同步代码块：显式指定锁对象，灵活性高，推荐使用私有 final 对象避免外部干扰

无论哪种形式，最终都归结为对某个对象（或 Class）的 Monitor 的争夺。