JDK AtomicInteger 源码分析

@(JDK)[AtomicInteger]

JDK AtomicInteger 源码分析

Unsafe

实例化

Unsafe在创建实例的时候，不能仅仅通过new Unsafe()或者Unsafe.getUnsafe()来获取，因为Java会进行安全校验，只有信任的代码，才能够获取实例。

@CallerSensitive
public static Unsafe getUnsafe() {
    Class var0 = Reflection.getCallerClass();
    if(var0.getClassLoader() != null) {
        throw new SecurityException("Unsafe");
    } else {
        return theUnsafe;
    }
}

要达到上述对应的ClassLoader为空，只有通过BootStrapLoader来加载才可以。（可以通过bootclasspath实现）

java -Xbootclasspath:/usr/jdk1.7.0/jre/lib/rt.jar:. com.mishadoff.magic.UnsafeClient

  Unsafe里面有一个静态变量，theUnsafe，另一种方式就是通过反射来获取该实例。

private static final Unsafe theUnsafe;

Field theUnsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
theUnsafe.setAccessible(true);
Unsafe unsafe = (Unsafe) theUnsafe.get(null);

避免初始化

可以使用allocateInstance方法来绕过构造方法的调用。

public class UnsafeDemo {

    private UnsafeDemo() {
        throw new IllegalStateException("非法访问");
    }

    public static void main(String[] args)
        throws Exception {
        Field theUnsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
        theUnsafe.setAccessible(true);
        Unsafe unsafe = (Unsafe) theUnsafe.get(null);
        System.out.println(unsafe.allocateInstance(UnsafeDemo.class));
    }
}

并发

  可以通过Unsafe. compareAndSwap方法来实现Lock-free数据结构。使用的时候一般都会采用while循环在等待（Spin Lock），以及volatile来对内存数据变更能及时反应出来，在JDK里面AtomicInteger等应用到了。

字段的偏移

可以通过unsafe.objectFieldOffset来获取类的字段偏移，一般可以和Unsafe. compareAndSwap结合来使用。

如：

valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"))
unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update)

AtomicInteger

字段变量

在AtomicInteger里面，主要通过使用CAS和volatile来实现。

public class AtomicInteger extends Number implements java.io.Serializable {
    private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    // value字段的偏移，用于compareAndSwapInt方法
    private static final long valueOffset;

    // 这里volatile用于在并发的时候变更值，能够及时的反应到其它线程
	private volatile int value;
}

具体方法

getAndSet

public final int getAndSet(int newValue) {
	/* 这里就用到了循环来控制，直到成功，类似自旋锁的方式，在冲突不大的情况下，性能会得到比较好的提升，但是同时也会比较耗CPU，因为是在一直在尝试。同时，在冲突比较大的时候，建议还是使用Lock */
    for (;;) {
        int current = get();
        if (compareAndSet(current, newValue))
            return current;
    }
}

compareAndSet/weakCompareAndSet

这两个方法，和上面的区别在于只会调用一次，那么就需要开发者考虑失败的情况。

public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
}

参考资料

Unsafe:

1. http://www.docjar.com/html/api/sun/misc/Unsafe.java.html
2. http://mishadoff.com/blog/java-magic-part-4-sun-dot-misc-dot-unsafe/
3. http://www.javaworld.com/article/2952869/java-platform/understanding-sun-misc-unsafe.html

CAS

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Test-and-set
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Volatile_(computer_programming)
3. https://en.wikipedia.org/wiki/ABA_problem
4. http://ifeve.com/better_atomicinteger/