JAVA并发-验证sychronized锁升级、降级

前言：
也许有些东西不去验证不去探索，终究还只是资料，变不成知识，人生漫漫，见到的很多，知道得很少，精力有限，做个知道的人，哪怕知道那么一点也可以.

先贴一张synchronized锁图，下面通过实验来验证下该图描述是否正确。

相关信息:
1.主要工具：jdk自带HSDB工具，HSDB具体是啥，我百度下:HSDB则是在SA基础上包装起来的一个调试器，至于SA是啥，再百度下:是个非常便于探索HotSpot VM内部实现的API，再说下个人理解，使用HSDB可以看到对象头信息，这个很重要! 我的实验也是基于此。
具体如何使用HSDB：参考这个文章
2.2.synchronized锁相关知识：参考文章 1, 2
3.关于对象头信息，可以看下openjdk源码中markOop.hpp文件的注释信息，这里只摘出关于对象头中mark标记位的锁相关注释:

// [JavaThread* | epoch | age | 1 | 01] lock is biased toward given thread
// [0 | epoch | age | 1 | 01] lock is anonymously biased
//
// - the two lock bits are used to describe three states: locked/unlocked and monitor.
//
// [ptr | 00] locked ptr points to real header on stack
// [header | 0 | 01] unlocked regular object header
// [ptr | 10] monitor inflated lock (header is wapped out)
// [ptr | 11] marked used by markSweep to mark an object not valid at any other time

4.关于线程切换耗性能，可以参考linux下官方的一篇文章

一、测试单线程下，获取锁后，锁信息

测试代码:

/**
 * @Author: ingore1992
 * @Description: 验证单线程下 synchronized获取到锁后，查看锁状态是否是偏向锁
 * @Date: Created In 15:52 2019/1/22
 */
public class SynchronizedTest1 {

    public static void main(String[] args)throws Exception{
        LockObject entity = new LockObject();
        //主线程先休息两分钟，方便我们通过HSDB工具类来查看线程栈中对象信息
        Thread.sleep(60000 * 2L);
        synchronized (entity){
            System.out.println("主线程获取到锁");
            try {
                //持有锁几分钟
                Thread.sleep(60000 * 2L);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("主线程获释放锁");
        }

        System.out.println("主线程多休息一会，方便等待锁降级.");
        Thread.sleep(60000 * 100L);
    }
}

步骤：
1.启动main函数，命令行下执行jps，找到对应的线程id
2.启动HSDB，命令行下，cd到jdk的lib目录，执行:java -cp sa-jdi.jar sun.jvm.hotspot.HSDB
3.使用HSDB图型化工具attach到线程id
查找锁对象信息

(主线程还没开始获取锁还在休眠中…)查看锁对象头信息

(主线程获取到对象锁)查看锁对象头信息

将mark_word字段信息转换成2进制

(经历很长很长一段时间)查看锁对象

分析：
1.主线程休眠时还没去获取锁，此时mark_word为1，即01，无锁状态
2.主线程获取到锁，此时mark_word转换为2进制后，后两位为00，轻量级锁状态
3.主线程经过一段长时间的休眠，mark_word变为1，即01，无锁状态
总结：单线程下，获取到锁是轻量级锁，等待一段时间后，锁恢复到无锁状态

二、测试多线程下，竞争锁，锁信息

测试代码:

/**
 * @Author: ingore1992
 * @Description: 验证多线程下 线程竞争锁时间较长，锁会升级到重量级锁，锁竞争结束一段时间后，锁降级。
 * @Date: Created In 15:44 2019/1/22
 */
public class SynchronizedTest {

    public static void main(String[] args)throws Exception{
        LockObject entity = new LockObject();
        Thread t1 = new Thread(()->{
            synchronized (entity){
                System.out.println("线程1获取到锁");
                try {
                    //持有锁几分钟
                    Thread.sleep(60000 * 2L);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("线程1获释放锁");
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(()->
        {
            synchronized (entity){
                System.out.println("线程2获取到锁");
                try {
                    Thread.sleep(60000 * 2L);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("线程2释放锁");
            }
        });
        t1.start();
        t2.start();

        System.out.println("主线程多休息一会，方便等待锁降级.");
        Thread.sleep(60000 * 100L);
    }
}

查找锁对象信息

(线程竞争，且时间较长)查看锁对象头信息

将mark_word字段信息转换成2进制

分析：
1.一个子线程获取到锁，另一个子线程去竞争锁，且时间较长，此时mark_word转换为2进制后，后两位为10，重量级锁状态。
2.后面缺张图，经过一段休眠后，锁也恢复到了无锁状态
3.多线程下，竞争锁时间较长，锁会升级到重量级锁，中间经历了自旋，这个不太好验证，如果有网友可以验证自旋，希望告知

github:https://github.com/ingorewho/do-test/tree/master/synchronized-test