尽管有传言JAVA9可能会移除Unsafe类,但不妨碍我们理解它的原理。因为类不在了,native方法还在那里。就像菜换样了,食材就那些没变。一个好厨师不仅仅需要会做菜,还需要能识别食材特性...来吧,直接上干货。

注:强烈不建议程序中自己调用Unsafe类方法,这一点没有质疑。

目录

1.前言

2.Unsafe中的native方法

3.Unsafe中的上层方法

=======正文分割线======

一、前言

在JDK8中追踪可见sun.misc.Unsafe这个类是无法看见源码的,打开openjdk8源码看

目录:openjdk-8-src-b132-03_mar_2014\openjdk\jdk\src\share\classes\sun\misc

此类包含了低级(native硬件级别的原子操作)、不安全的操作集合。

获取Unsafe实例静态方法:

 private Unsafe() {}

 private static final Unsafe theUnsafe = new Unsafe();

 @CallerSensitive
public static Unsafe getUnsafe() {
Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
if (!VM.isSystemDomainLoader(caller.getClassLoader()))
throw new SecurityException("Unsafe");
return theUnsafe;
}

二、底层native方法(底层C++不拓展了)

共计82个public native,下面列出了核心方法:

     //扩充内存
public native long reallocateMemory(long address, long bytes); //分配内存
public native long allocateMemory(long bytes); //释放内存
public native void freeMemory(long address); //在给定的内存块中设置值
public native void setMemory(Object o, long offset, long bytes, byte value); //从一个内存块拷贝到另一个内存块
public native void copyMemory(Object srcBase, long srcOffset, Object destBase, long destOffset, long bytes); //获取值,不管java的访问限制,其他有类似的getInt,getDouble,getLong,getChar等等
public native Object getObject(Object o, long offset); //设置值,不管java的访问限制,其他有类似的putInt,putDouble,putLong,putChar等等
public native void putObject(Object o, long offset); //从一个给定的内存地址获取本地指针,如果不是allocateMemory方法的,结果将不确定
public native long getAddress(long address); //存储一个本地指针到一个给定的内存地址,如果地址不是allocateMemory方法的,结果将不确定
public native void putAddress(long address, long x); //该方法返回给定field的内存地址偏移量,这个值对于给定的filed是唯一的且是固定不变的
public native long staticFieldOffset(Field f); //报告一个给定的字段的位置,不管这个字段是private,public还是保护类型,和staticFieldBase结合使用
public native long objectFieldOffset(Field f); //获取一个给定字段的位置
public native Object staticFieldBase(Field f); //确保给定class被初始化,这往往需要结合基类的静态域(field)
public native void ensureClassInitialized(Class c); //可以获取数组第一个元素的偏移地址
public native int arrayBaseOffset(Class arrayClass); //可以获取数组的转换因子,也就是数组中元素的增量地址。将arrayBaseOffset与arrayIndexScale配合使用, 可以定位数组中每个元素在内存中的位置
public native int arrayIndexScale(Class arrayClass); //获取本机内存的页数,这个值永远都是2的幂次方
public native int pageSize(); //告诉虚拟机定义了一个没有安全检查的类,默认情况下这个类加载器和保护域来着调用者类
public native Class defineClass(String name, byte[] b, int off, int len, ClassLoader loader, ProtectionDomain protectionDomain); //定义一个类,但是不让它知道类加载器和系统字典
public native Class defineAnonymousClass(Class hostClass, byte[] data, Object[] cpPatches); //锁定对象,必须是没有被锁的
public native void monitorEnter(Object o); //解锁对象
public native void monitorExit(Object o); //试图锁定对象,返回true或false是否锁定成功,如果锁定,必须用monitorExit解锁
public native boolean tryMonitorEnter(Object o); //引发异常,没有通知
public native void throwException(Throwable ee); //CAS,如果对象偏移量上的值=期待值,更新为x,返回true.否则false.类似的有compareAndSwapInt,compareAndSwapLong,compareAndSwapBoolean,compareAndSwapChar等等。
public final native boolean compareAndSwapObject(Object o, long offset, Object expected, Object x); // 该方法获取对象中offset偏移地址对应的整型field的值,支持volatile load语义。类似的方法有getIntVolatile,getBooleanVolatile等等
public native Object getObjectVolatile(Object o, long offset); //线程调用该方法,线程将一直阻塞直到超时,或者是中断条件出现。
public native void park(boolean isAbsolute, long time); //终止挂起的线程,恢复正常.java.util.concurrent包中挂起操作都是在LockSupport类实现的,也正是使用这两个方法
public native void unpark(Object thread); //获取系统在不同时间系统的负载情况
public native int getLoadAverage(double[] loadavg, int nelems); //创建一个类的实例,不需要调用它的构造函数、初使化代码、各种JVM安全检查以及其它的一些底层的东西。即使构造函数是私有,我们也可以通过这个方法创建它的实例,对于单例模式,简直是噩梦,哈哈
public native Object allocateInstance(Class cls) throws InstantiationException;

三、上层应用方法(调用了native方法实现)

3.1 原子CAS操作

如果对象内存地址偏移量上的数值不变,更改为新值

     /**
* Atomically exchanges the given reference value with the current
* reference value of a field or array element within the given
* object <code>o</code> at the given <code>offset</code>.
*
* @param o object/array to update the field/element in
* @param offset field/element offset
* @param newValue new value
* @return the previous value
* @since 1.8
*/
public final Object getAndSetObject(Object o, long offset, Object newValue) {
Object v;
do {
v = getObjectVolatile(o, offset);//获取对象内存地址偏移量上的数值v
} while (!compareAndSwapObject(o, offset, v, newValue));//如果现在还是v,设置为newValue,否则返回false,!false=true,一直循环直到等于v退出循环返回v.
return v;
}

C++代码CAS:

 static inline bool
compareAndSwap (volatile jint *addr, jint old, jint new_val)
{
jboolean result = false;
spinlock lock;
if ((result = (*addr == old)))
*addr = new_val;
return result;
}

====参考========

1.openjdk8源码

2.Java中Unsafe类详解

3.并行编程(1) - sum.msic.Unsafe 一

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