轻量级锁升级为重量级锁由JVM自动触发，核心条件是自旋失败（超阈值、多线程竞争或持有线程执行过长），通过撤销轻量级状态、关联Monitor、更新Mark Word并交由OS阻塞线程来保障并发安全，且不可逆。
轻量级锁升级为重量级锁，不是靠手动触发，而是 JVM 在检测到竞争加剧时自动完成的。这个升级动作本身就是为了保障并发安全——当自旋已无法有效获取锁，继续空转只会浪费 CPU，此时必须让线程进入阻塞等待，由操作系统统一调度，避免忙等、保证公平性和状态一致性。
升级的核心条件：自旋失败
轻量级锁下，线程通过 CAS 尝试将对象头指向自己栈帧中的 Lock Record。若失败（说明有其他线程也在争抢），就进入自旋等待。JVM 不会无限自旋，而是按以下逻辑决定是否升级：
- 自旋次数超过阈值（默认 10 次，JDK 后期版本支持自适应自旋，根据历史成功率动态调整）
- 自旋期间有第三个及以上线程加入竞争（表明竞争从“交替”转向“密集”）
- 当前持有锁的线程执行时间过长，导致自旋线程长时间得不到响应
升级过程的关键保障点
升级不是简单改个标志位，而是一套原子、安全的状态迁移：
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- 撤销轻量级锁状态：JVM 先将对象头恢复为无锁状态（或直接跳过），再准备写入 Monitor 指针
- 分配并关联 Monitor 对象：每个 Java 对象在首次需要重量级锁时，JVM 会在堆中创建一个 C++ 实现的 Monitor 结构，包含 Owner、EntryList、WaitSet 等字段
- 更新 Mark Word：用 CAS 将对象头的 Mark Word 替换为指向该 Monitor 的指针，锁标志位设为 10
- 线程挂起交由 OS 管理：未获取锁的线程被放入 Monitor 的 EntryList，并调用操作系统 pthread_mutex_lock 等原语进入阻塞态，不再占用 CPU
为什么这样就能保证并发安全？
因为重量级锁把同步责任移交给了操作系统内核：
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- 阻塞与唤醒由 OS 调度器精确控制，避免了用户态自旋带来的竞态和资源浪费
- Monitor 内部通过互斥量（Mutex）+ 条件变量（Condition Variable）实现排队、通知、重入校验等完整语义
- 所有对共享变量的读写，都自然落在 synchronized 块的内存屏障约束下，确保可见性与有序性
注意：升级不可逆，且影响范围仅限该对象
一旦某个对象的锁升级为重量级，它后续所有同步操作都会走 Monitor 路径，不会再降级。但这个升级是对象粒度的——不影响其他对象，也不影响同一类的其他实例。所以合理设计锁粒度（比如避免用 this 或 class 锁住大段逻辑），仍是减少重量级锁滥用的关键。
