鎖升級

上文我們主要介紹什麼是偏向鎖，輕量級鎖，重量級鎖。並分析了三者的區別和使用場景。還記得Redis章節中整數集中升級操作嗎。在鎖中我們同樣是設計鎖升級和降級的。上文我們也介紹了當沒有競爭時偏向鎖，出現競爭時就輕量級鎖。
但是輕量級鎖時cas操作和自旋等待。自旋只能適合併發少的情況，如果併發很多一個線程可能需要等待很久才能獲取到鎖，那麼自旋期間的開銷也是很巨大的，所以就很有必要升級輕量級鎖。那麼什麼時候該升級重量級鎖呢？JVM中也是設置了自旋次數的，超過一定次數就會發生升級成重量級鎖

偏向鎖升級輕量級鎖

個人認爲重點還是偏向鎖升級的過程。因爲偏向鎖不會主動撤銷，所以鎖升級過程涉及批量鎖撤銷，批量鎖偏向等場景。

還記得偏向鎖在鎖對象的markword中的存儲結構嗎，末尾三位是101表示偏向鎖。關於Lock Record就是上面我們提到的線程棧頂的鎖記錄對象的指針，關於鎖記錄內部存儲了整個鎖對象的markword ，而這裏我們需要注意的是EPOCH , EPOCH翻譯過來是紀元的意思。我們簡單理解成版本好
說到版本號，我們還得熟悉JVM關於偏向鎖的兩個屬性設置

發生輕量級鎖升級的時候就會發生偏向鎖的撤銷。如果JVM發現某一類鎖發生鎖撤銷的次數大於等於-XX:BiasedLockIngBulkRebiasThreshold=20時，就會宣佈偏向鎖失效。讓偏向鎖失效就是將版本號加1 即 EPOCH+1；
當一個類鎖發生的總撤銷數大於等於-XX:BiasedLockingBulkRevokeThreshold=40，則後續在上鎖會默認上輕量級鎖。

class Demo{
    String userName;
}
public class LockRevoke {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        List<Demo> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            list.add(new Demo());
        }
        final Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @SneakyThrows
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 99; i++) {
                    Demo demo = list.get(i);
                    synchronized (demo) {
                    }
                }
                TimeUnit.SECONDS.sleep(100000);
            }
        });

        final Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @SneakyThrows
            @Override
            public void run() {
                synchronized (list.get(99)) {
                    System.out.println("第100個對象上鎖中，並持續使用該對象" + ClassLayout.parseInstance(list.get(99)).toPrintable());
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(99999);
                }
            }
        });

        final Thread t3 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 40; i++) {
                    Demo demo = list.get(i);
                    synchronized (demo) {


                        if (i == 18) {
                            System.out.println("發送第19次鎖升級，list.get(18)應該是輕量級鎖" + ClassLayout.parseInstance(list.get(18)).toPrintable());
                        }
                        if (i == 19) {
                            System.out.println("發送第20次鎖升級，會發生批量重偏向；紀元+1;後續偏向鎖都會偏向當前線程；list.get(19)應該是輕量級鎖" + ClassLayout.parseInstance(list.get(19)).toPrintable());
                            System.out.println("因爲第100對象仍然在使用，需要修改起紀元" + ClassLayout.parseInstance(list.get(99)).toPrintable());
                        }
                        if (i == 29) {
                            System.out.println("在批量重偏向之後；因爲第一次偏向鎖已經失效了，所以這裏不是輕量級而是偏向該線程的偏向鎖" + ClassLayout.parseInstance(list.get(29)).toPrintable());
                        }
                        if (i == 39) {
                            System.out.println("發送第40次鎖升級，發生批量鎖撤銷；這裏應該是輕量級鎖後續都是輕量級" + ClassLayout.parseInstance(list.get(39)).toPrintable());
                        }
                    }
                }

            }
        });
        
        t1.start();
        t2.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
        System.out.println("第一次上鎖後list.get(0)應該偏向鎖：" + ClassLayout.parseInstance(list.get(0)).toPrintable());
        System.out.println("第一次上鎖後list.get(19)應該偏向鎖：" + ClassLayout.parseInstance(list.get(19)).toPrintable());
        System.out.println("第一次上鎖後list.get(29)應該偏向鎖：" + ClassLayout.parseInstance(list.get(29)).toPrintable());
        System.out.println("第一次上鎖後list.get(39)應該偏向鎖：" + ClassLayout.parseInstance(list.get(39)).toPrintable());
        System.out.println("第一次上鎖後list.get(99)應該偏向鎖：" + ClassLayout.parseInstance(list.get(99)).toPrintable());
        t3.start();
       

    }

}

上面就是典型的偏向鎖重偏向和偏向鎖撤銷案列整合。
首先我們t1線程率先將前99個對象都上鎖並立馬釋放，因爲我們的vm設置取消偏向鎖延遲了，如何設置請看文章開頭部分。
第2個線程t2只對最後一個對象進行上鎖，不同的是上鎖後永久佔着不釋放。那麼別人就無法獲取到最後一個對象的鎖
第3個線程開始和上面初始化好的對象進行搶佔資源。第三個線程只循環了40次，因爲JVM默認的最大撤銷偏向鎖次數就是40次。後面都是輕量級鎖了。
因爲第3個線程會發生批量重偏向，所以後續不會造成偏向鎖撤銷。如果像看到批量鎖撤銷，就必須在開一個線程上鎖。所以線程4就是繼續造成撤銷，但是要保證線程4後執行，否則t3,t4同時執行會造成重量級鎖，因爲重量級鎖的場景之一就是：1個偏向鎖，1個輕量級鎖，1個正在請求就會出發重量級鎖
在第三個線程中對i==18即第19個元素進行上鎖時，因爲之前已經被上了偏向鎖，雖然被釋放了鎖，但是偏向鎖本身並不會釋放，這個前面也已經鋪墊了。所以此時第19個元素先發生鎖撤銷，然後在上輕量級鎖。所以這裏預測第19個對象時輕量級鎖
然後來到i19，即第20個元素，因爲JVM默認類總撤銷大於等於20會發生批量重偏向。啥意思呢？在t3 中i19之前上鎖都是輕量級。i19之後在上鎖就會時偏向鎖，只不過是偏向線程3的，而不是偏向線程1的。這裏我們可以和第一次的i19內存佈局進行對比，除了線程id不一樣還有一個紀元不一樣，