java并发笔记之证明 synchronized锁 是否真实存在

警告⚠️：本文耗时很长，先做好心理准备

证明：偏向锁、轻量级锁、重量级锁真实存在

由【java并发笔记之java线程模型】链接： https://www.cnblogs.com/yuhangwang/p/11256476.html这篇文章可知：每当java线程创建的时候相对应的os pthread_create()也会创建一个线程，使用synchronized()就必然调用os pthread_mutex_lock() 函数

synchronized关键字锁的状态：无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁

此篇文章由证明偏向锁是否存在入手，众所周知偏向锁一定会保证线程安全 ，但是实际情况不一定有互斥，偏向锁是synchronized锁的对象没有资源竞争的情况下，不会调用os pthread_mutex_lock() 函数； 但是第一次初始化使用锁的时候确实会调用一次pthread_mutex_lock()进行偏向锁

猜想：偏向锁一定真实存在

求证方法：

　　1.修改Linux源码中glibc库中pthread_mutex_lock.c文件中的pthread_mutex_lock() 方法，增加输出当前os id 语句；

　　2.java代码中使用synchronized关键字加锁，打印出加锁前线程id(此线程id会转化为真实os 线程Id)，1和2两者相互比较；

　　3.如果调用os pthread_mutex_lock() os-id 与 java thread-id 相同： 说明锁真的存在， 并且只出现过一次相同为偏向锁

开始求证：

环境搭建：（此处注意linux内核必须与gilbc库相对应，否则编译不成功）

linux：centos 7
Gilbc：Gilbc-2.19 官方gilbc链接http://mirror.hust.edu.cn/gnu/glibc/
避免踩坑，个人环境已经上传百度网盘：请自行下载安装
百度网盘地址：链接:https://pan.baidu.com/s/1LULbCoxm-ooPnZbGG3tdAQ  密码:9jwu

检查环境：

一、首先检查自己的linux有没有java环境：

    通过java、和javac两个命令查看是否可用

    如果没有则检查一下yum当中有哪些JDK可以提供安装命令：

yum search java | grep -i --color jdk

　如果没有安装，  以jdk8为例：

yum install -y java-1.8.0-openjdk.x86_64 java-1.8.0-openjdk-devel.x86_64

二、在检查inux环境要与gIibc版本是否相对应（不对应会导致编译失败）

三、检查有没有安装gcc，用来编译C程序，没有就安装gcc

yum -y install gcc

四、解压glibc

tar -zxvf glibc-2.19.tar.gz

五、修改glibc的源码

修改：pthread_mutex_lock()该方法，加入打印当前os threadId（也就是调用该方法时打印）
路径：{your-dir}/glibc-2.19/nptl/pthread_mutex_lock.c---pthread_mutex_lock()
　　　pthread_mutex_lock.c文件下 pthread_mutex_lock() 函数下 第66行修改为：
     printf(stderr,”msg tid=%lu\n",pthread_self);
　　（stderr：文件描述符，pthread_self：当前线程id）

修改完之后，以后所有调用pthread_mutex_lock()函数都会打印出自己的线程id

六、编译刚才修改完的文件：

cd glibc-2.19

　　编译完成后要存放的文件位置：

mkdir out

　　 编译（完成后覆盖系统默认的文件，请提前备份默认文件，以防不测）

cd out
../configure --prefix=/usr --disable-profile --enable-add-ons --with-headers=/usr/include --with-binutils=/usr/bin

　　执行：

make
//make 执行完毕之后再执行
make install

　　 测试 运行：

java

　只有调用了pthread_mutex_lock()会打印出自己的线程id：

　　

表示此处修改linux源码glibc库下的pthread_mutex_lock()成功；

接下来就该验证偏向锁到底是不是真实存在的：

java代码：

import java.lang.Thread;

public class ThreadTest {
    Object o= new Object();
    static {
        System.loadLibrary( "TestThreadNative" );
    }
    public static void main(String[] args) {
        //打印出主线程
        System.out.println("xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx");
        ThreadTest example4Start = new ThreadTest();
        example4Start.start();
    }
    public void start(){
        Thread thread = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                while (true){
                    try {
                        sync();
                    } catch (InterruptedException e) {

                    }
                }
            }
        };

        Thread thread2 = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                while (true){
                    try {
                        sync();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        };

        thread.setName("t1");
        thread2.setName("t2");

        thread.start();
    }

    //.c 文件打印出java threaid 对应的os threadid
    public native void tid();

    public  void sync() throws InterruptedException {
        synchronized(o) {
            //java threadid 是jvm给的线程id 并不是真是的os 对应的线程id
            //System.out.println(Thread.currentThread().getId());

            //获取java thread 对应的真实的os thread 打印出id
            tid();
        }
    }
}

获取真实线程id（os 线程Id）的c文件：（对应上边java代码的 native void tid()）

#include<pthread.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include "Example4Start.h"
JNIEXPORT void JNICALL Java_Example4Start_tid(JNIEnv *env, jobject c1){
    printf("current tid:%lu-----\n",pthread_self());
    usleep(700);
}

然后再走一遍生成.class、.h 、so 然后执行(此方法在【java并发笔记之java线程模型】链接： https://www.cnblogs.com/yuhangwang/p/11256476.html中有相对应执行方法，请参考)

执行：

java ThreadTest

显示： 

　　

　　

实锤：红色的证明偏向锁真实存在，绿色的证明synchronized 1.6之后偏向锁做了优化（只调用了一次os 函数，后面没有调用）

同理轻量级锁及重量级锁也可以这样证明出来 

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