轻量级锁为什么要升级成重量级锁

轻量级锁和重量级锁是Java中用于实现线程同步的两种机制。

轻量级锁是为了解决线程竞争情况下的性能问题而设计的。它的核心思想是使用CAS操作来尝试获取锁，如果成功则表示线程获取到了锁，如果失败则会进入自旋状态，不断尝试获取锁。在多线程竞争不激烈的情况下，轻量级锁能够提供较好的性能，因为自旋等待的时间很短。但是当线程竞争激烈时，自旋等待的时间会变得很长，这样会浪费CPU资源。

重量级锁是为了解决线程竞争激烈情况下的性能问题而设计的。它的核心思想是使用操作系统的互斥量（Mutex）来实现线程的阻塞和唤醒，当一个线程无法获取到锁时，它会被阻塞，并被放入到等待队列中。当锁释放时，等待队列中的线程会被唤醒并争抢锁。重量级锁通过阻塞线程来降低线程竞争时的资源消耗，但是阻塞和唤醒线程需要操作系统的支持，会涉及到用户态和内核态之间的切换，开销较大。

所以当线程竞争激烈时，使用轻量级锁可能会造成较大的性能损失，因为自旋等待时间长，而不断地占用CPU资源。而使用重量级锁可以避免线程自旋等待，减少了CPU资源的浪费。

相关问题：
1. 轻量级锁和重量级锁在实现上有什么区别？
2. 在什么情况下会发生轻量级锁的升级？
3. 除了轻量级锁和重量级锁，Java还有哪些线程同步机制？