在 Java 中，synchronized 关键字用于实现线程之间的互斥访问，保证了共享资源的线程安全。为了提高性能，JVM 在对 synchronized 进行优化时，使用了锁升级的机制，即从无锁状态到偏向锁状态（Bias Locking）、再到轻量级锁状态（Lightweight Locking），最后升级为重量级锁状态（Heavyweight Locking）。
锁升级的原理如下：
1. 无锁状态（Unlocked）：当一个线程访问一个同步块时，如果没有竞争，那么该线程可以直接进入临界区，无需等待或申请锁。此时，该对象为无锁状态。
2. 偏向锁状态（Biased Locking）：当一个线程进入临界区并获取锁后，该对象会被标记为偏向锁状态。此时，如果其他线程再次进入这个临界区，JVM 会检查该对象是否被偏向锁所拥有。如果是，则直接进入临界区，无需再次竞争锁。这样可以避免大多数情况下的不必要竞争，提高性能。
3. 轻量级锁状态（Lightweight Locking）：当两个线程同时进入临界区时，会发生锁的竞争。JVM 会将对象的标记从偏向锁升级为轻量级锁。在轻量级锁状态下，JVM 使用 CAS（Compare And Swap）操作来尝试获取锁，如果成功则进入临界区，如果失败则进入重量级锁状态。
4. 重量级锁状态（Heavyweight Locking）：如果在轻量级锁状态下 CAS 操作获取锁失败，JVM 会将对象标记为重量级锁。在重量级锁状态下，线程会进入阻塞状态，由操作系统负责线程的阻塞和唤醒，这种情况下的锁升级会带来较大的性能开销。
锁升级的过程是根据竞争情况动态进行的，JVM 会根据运行时的具体情况和性能数据进行优化决策。锁的升级过程是自动的，开发者无需手动干预。通过锁升级机制，JVM 尽可能地减少了不必要的锁竞争，提高了多线程程序的性能。