三种应用方式
- 修饰实例方法，作用于当前实例加锁，进入同步代码前要获得当前实例的锁
- 静态方法，作用于当前类对象加锁，进入同步代码前要获得当前类对象的锁
- 修饰代码块，指定加锁对象，对给定对象加锁，进入同步代码库前要获得给定对象的锁
字节码指令
- javap -v 来查看对应代码的字节码指令，对于同步块的实现使用了monitorenter和monitorexit指令
- 同一时刻只能有一个线程获取到由synchronized所保护对象的监视器
原理
jdk1.6以后对synchronized锁进行了优化，包含偏向锁、轻量级锁、重量级锁
前提须知：
- 对象头
- 对象在内存中的布局分为三块区域：对象头、实例数据和对齐填充
- java对象头是实现synchronized的锁对象基础，使用的锁对象存储在java对象头中。
- 是轻量级锁和偏向锁的关键
- Mark Word(标记字)
- Mark word 用于存储对象自身的运行数据。
- 哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程 ID、偏向时间戳等等。
- Java对象头一般占有两个机器码（在32位虚拟机中，1个机器码等于4字节，也就是32bit）
锁的转换
锁的级别从低到高逐步升级， 无锁->偏向锁->轻量级锁->重量级锁
我们通常说的通过synchronized实现的同步锁，真实名称叫做重量级锁。但是重量级锁会造成线程排队（串行执行），且会使CPU在用户态和核心态之间频繁切换，所以代价高、效率低。
为了提高效率，不会一开始就使用重量级锁，JVM在内部会根据需要，按如下步骤进行锁的升级：
1.初期锁对象刚创建时，还没有任何线程来竞争，对象的Mark Word是下图的第一种情形，这偏向锁标识位是0，锁状态01，说明该对象处于无锁状态（无线程竞争它）。
2.当有一个线程来竞争锁时，先用偏向锁，表示锁对象偏爱这个线程，这个线程要执行这个锁关联的任何代码，不需要再做任何检查和切换，这种竞争不激烈的情况下，效率非常高。这时Mark Word会记录自己偏爱的线程的ID，
把该线程当做自己的熟人。如下图第二种情形。
3.当有两个线程开始竞争这个锁对象，情况发生变化了，不再是偏向（独占）锁了，锁会升级为轻量级锁，两个线程公平竞争，哪个线程先占有锁对象并执行代码，锁对象的Mark Word就执行哪个线程的栈帧中的锁记录。如下图第三种情形。
4.如果竞争的这个锁对象的线程更多，导致了更多的切换和等待，JVM会把该锁对象的锁升级为重量级锁，这个就叫做同步锁，这个锁对象Mark Word再次发生变化，会通过一个对象内部的监视器（monitor）来登记和管理排队的线程，
其中monitor的本质是依赖于底层操作系统的Mutex Lock实现，操作系统实现线程之间的切换需要从用户态到内核态的切换，切换成本非常高。如下图第四种情形。
- monitor
我们可以把它理解为一个同步工具，也可以描述为一种同步机制。所有的Java对象是天生的
Monitor，每个object的对象里 markOop->monitor() 里可以保存ObjectMonitor的对象
在hotspot虚拟机中，通过ObjectMonitor类来实现monitor。他的锁的获取过程的体现会简单很多
扩展：
自旋锁（CAS）
自旋锁就是让不满足条件的线程等待一段时间，而不是立即挂起。看持有锁的线程是否能够很快释放锁。怎么自旋呢？其实就是一段没有任何意义的循环。
虽然它通过占用处理器的时间来避免线程切换带来的开销，但是如果持有锁的线程不能在很快释放锁，那么自旋的线程就会浪费处理器的资源，因为它不会做任何有意义的工作。所以，自旋等待的时间或者次数是有一个限度的，
如果自旋超过了定义的时间仍然没有获取到锁，则该线程应该被挂起
wait和notify
调用wait方法，首先会获取监视器锁，获得成功以后，会让当前线程进入等待状态进入等待队列并且释放锁；然后当其他线程调用notify或者notifyall以后，会选择从等待队列中唤醒任意一个线程，而执行完notify方法以后，
并不会立马唤醒线程，原因是当前的线程仍然持有这把锁，处于等待状态的线程无法获得锁。必须要等到当前的线程执行完按monitorexit指令以后，也就是锁被释放以后，处于等待队列中的线程就可以开始竞争锁了。
题外话：
wait和notify为什么需要在synchronized里面？
wait方法的语义有两个，一个是释放当前的对象锁、另一个是使得当前线程进入阻塞队列， 而这些操作都和监视器是相关的，所以wait必须要获得一个监视器锁。
对于notify来说也是一样，它是唤醒一个线程，既然要去唤醒，首先得知道它在哪里？所以就必须要找到这个对象获取到这个对象的锁，然后到这个对象的等待队列中去唤醒一个线程。