■ 前言

  之前 LockSupport那篇已经叙述了是线程阻塞工具类,其底层由 Unsafe 实现,即 park(), unpark() 方法,获取指针偏移量,并操纵内存。本篇主要介绍 Unsafe 的源码,看看底层到底做了什么。

■ Unsafe 综述

  • 作用: Unsafe是个后门类,封装了一些类似指针的操作,提供了一些可以直接操控内存和线程的底层操作
  • 使用: Unsafe被JDK广泛用于nio包和并发包中,但是不建议在生产环境使用,风险太大
  • 不安全: 不安全指的是指针的操作不安全(Java因此才把指针去掉),若指针指错位置或计算指针偏移量出错,结果不可想象,比如说覆盖了别人的内存,那可能就GG思密达了...
  • 补充1: 有机会开JVM番的话,笔者会从JVM源码角度重新解析Unsafe一些重要方法的实现
  • 补充2: 此番为 AQS 框架之综述 (赶制中) 的子番

■ Unsafe 数据结构

 1. 类定义

public final class Unsafe

2. 构造器

//私有构造器 --单例模式
private Unsafe() {}

3. 重要变量

private static final Unsafe theUnsafe;
public static final int INVALID_FIELD_OFFSET = -1;
public static final int ARRAY_BOOLEAN_BASE_OFFSET;
public static final int ARRAY_BYTE_BASE_OFFSET;
public static final int ARRAY_SHORT_BASE_OFFSET;
public static final int ARRAY_CHAR_BASE_OFFSET;
public static final int ARRAY_INT_BASE_OFFSET;
public static final int ARRAY_LONG_BASE_OFFSET;
public static final int ARRAY_FLOAT_BASE_OFFSET;
public static final int ARRAY_DOUBLE_BASE_OFFSET;
public static final int ARRAY_OBJECT_BASE_OFFSET;
public static final int ARRAY_BOOLEAN_INDEX_SCALE;
public static final int ARRAY_BYTE_INDEX_SCALE;
public static final int ARRAY_SHORT_INDEX_SCALE;
public static final int ARRAY_CHAR_INDEX_SCALE;
public static final int ARRAY_INT_INDEX_SCALE;
public static final int ARRAY_LONG_INDEX_SCALE;
public static final int ARRAY_FLOAT_INDEX_SCALE;
public static final int ARRAY_DOUBLE_INDEX_SCALE;
public static final int ARRAY_OBJECT_INDEX_SCALE;
public static final int ADDRESS_SIZE;
private static native void registerNatives();
static {
    registerNatives();
    Reflection.registerMethodsToFilter(Unsafe.class, new String[]{"getUnsafe"});
    theUnsafe = new Unsafe();//单例模式 -饿汉式
    ARRAY_BOOLEAN_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(boolean[].class);
    ARRAY_BYTE_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(byte[].class);
    ARRAY_SHORT_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(short[].class);
    ARRAY_CHAR_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(char[].class);
    ARRAY_INT_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(int[].class);
    ARRAY_LONG_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(long[].class);
    ARRAY_FLOAT_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(float[].class);
    ARRAY_DOUBLE_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(double[].class);
    ARRAY_OBJECT_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(Object[].class);
    ARRAY_BOOLEAN_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(boolean[].class);
    ARRAY_BYTE_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(byte[].class);
    ARRAY_SHORT_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(short[].class);
    ARRAY_CHAR_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(char[].class);
    ARRAY_INT_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(int[].class);
    ARRAY_LONG_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(long[].class);
    ARRAY_FLOAT_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(float[].class);
    ARRAY_DOUBLE_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(double[].class);
    ARRAY_OBJECT_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(Object[].class);
    ADDRESS_SIZE = theUnsafe.addressSize();
}

4. 重要方法

//获得给定对象内存偏移量的int值
public native int getInt(Object var1, long var2);
//设置给定对象内存偏移量的int值
public native void putInt(Object var1, long var2, int var4);
public native Object getObject(Object var1, long var2);
public native void putObject(Object var1, long var2, Object var4);
//....还有Boolean、Byte、Char、Short、Long、Float、Double的get\set....
//内存分配、释放
//分配内存
public native long allocateMemory(long var1);
//扩充内存
public native long reallocateMemory(long var1, long var3);
public native void setMemory(Object var1, long var2, long var4, byte var6);
public void setMemory(long var1, long var3, byte var5) {
    this.setMemory((Object)null, var1, var3, var5);
}
//拷贝内存
public native void copyMemory(Object var1, long var2, Object var4, long var5, long var7);
public void copyMemory(long var1, long var3, long var5) {
    this.copyMemory((Object)null, var1, (Object)null, var3, var5);
}
//释放内存
public native void freeMemory(long var1);
//获取字段在对象中的内存偏移量
public native long staticFieldOffset(Field var1);
public native long objectFieldOffset(Field var1);
public native Object staticFieldBase(Field var1);
public native void ensureClassInitialized(Class<?> var1);
//数组元素定位
//arrayBaseOffset 和 arrayIndexScale 搭配使用可以定位数组中每个元素在内存中的位置
//获取数组第一个元素的偏移地址
public native int arrayBaseOffset(Class<?> var1);
//获取数组的转换因子,也就是数组中元素的增量地址
public native int arrayIndexScale(Class<?> var1);
public native int addressSize();
public native int pageSize();
//类定义
public native Class<?> defineClass(String var1, byte[] var2, int var3, int var4, ClassLoader var5, ProtectionDomain var6);
public native Class<?> defineClass(String var1, byte[] var2, int var3, int var4);
public native Class<?> defineAnonymousClass(Class<?> var1, byte[] var2, Object[] var3);
//创建实例
public native Object allocateInstance(Class<?> var1) throws InstantiationException;
//Synchronized同步块的指令实现 1.8版的全部是@Deprecated
public native void monitorEnter(Object var1);
public native void monitorExit(Object var1);
public native boolean tryMonitorEnter(Object var1);
//异常抛出
public native void throwException(Throwable var1);
//CAS操作
/**
* 比较obj的offset处内存位置中的值和期望的值,如果相同则更新,此更新是不可中断的
* @param obj 需要更新的对象
* @param offset obj中整型field的偏移量
* @param expect 希望field中存在的值
* @param update 如果期望值expect与field的当前值相同,设置filed的值为这个新值
* @return 如果field的值被更改返回true
*/
public final native boolean compareAndSwapObject(Object obj, long offset, Object expect, Object update);
public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);
public final native boolean compareAndSwapLong(Object var1, long var2, long var4, long var6);
//获取给定对象的指定类型值,支持volatile load语义
public native Object getObjectVolatile(Object var1, long var2);
public native void putObjectVolatile(Object var1, long var2, Object var4);
public native int getIntVolatile(Object var1, long var2);
//设置给定对象的int值,支持volatile load语义
public native void putIntVolatile(Object var1, long var2, int var4);
//....还有Boolean、Byte、Char、Short、Long、Float、Double的volatile级别的get\put....
public native void putDoubleVolatile(Object var1, long var2, double var4);
public native void putOrderedObject(Object var1, long var2, Object var4);
public native void putOrderedInt(Object var1, long var2, int var4);
public native void putOrderedLong(Object var1, long var2, long var4);
//LockSupport类的原语支持-挂起和唤醒某个线程
public native void unpark(Object var1);
public native void park(boolean var1, long var2);
public native int getLoadAverage(double[] var1, int var2);
//提供线程安全的add和set操作
public final int getAndAddInt(Object var1, long var2, int var4) {
int var5;
    do {
        var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var5 + var4));
    return var5;
}
public final int getAndSetInt(Object var1, long var2, int var4) {
    int var5;
    do {
        var5 = this.getIntVolatile(var1, var2);
    } while(!this.compareAndSwapInt(var1, var2, var5, var4));
    return var5;
}
//...还有Long和Object的线程安全的add和set操作...
//栅栏支持
public native void loadFence();
public native void storeFence();
public native void fullFence();

5. 禁用的工厂方法

@CallerSensitive
public static Unsafe getUnsafe() {
    Class var0 = Reflection.getCallerClass();
    //该方法用于判断调用者的类加载器是否是系统核心加载器(即Bootstrap加载器)
    if(!VM.isSystemDomainLoader(var0.getClassLoader())) {
        throw new SecurityException("Unsafe");
    } else {
        return theUnsafe;
    }
}
  • 我们先显性调用该工厂方法查看一下调用结果
package concurrent;
import sun.misc.Unsafe;
public class UnsafeDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Unsafe.getUnsafe();
    }
}
-------------------
//输出:
Exception in thread "main" java.lang.SecurityException: Unsafe
    at sun.misc.Unsafe.getUnsafe(Unsafe.java:90)
    at concurrent.UnsafeDemo.main(UnsafeDemo.java:7)
//分析:可以发现直接调用的话会直接抛出安全异常,原因是类加载器是AppClassLoader而并非是BootstrapLoader  

  • 根据Java 类加载器的工作原理,应用程序的类由AppLoader加载,而系统核心类由BootstrapLoader加载
  • 当一个类的类加载器为null时,说明它是由BootstrapLoader加载的,即此类是系统核心类(比如rt.jar包中的类)
  • 当一个类无法被BootstrapLoader加载时,其类加载器通常为AppClassLoader,即是属于自定义类

■ Unsafe 反射获取

/**
  * 我们可以通过反射机制获取Unsafe 的一个实例
  */
public static Unsafe getUnsafe(){
    try {
        //通过反射获取Unsafe的theUnsafe变量,即Unsafe实例对象
        Field f = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
        f.setAccessible(true);
        //注意field是static属性
        //参见:private static final Unsafe theUnsafe;
        return (Unsafe) f.get(null);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return null;
}

AQS 框架之 Unsafe 源码详解的更多相关文章

  1. Shiro 登录认证源码详解

    Shiro 登录认证源码详解 Apache Shiro 是一个强大且灵活的 Java 开源安全框架,拥有登录认证.授权管理.企业级会话管理和加密等功能,相比 Spring Security 来说要更加 ...

  2. Activiti架构分析及源码详解

    目录 Activiti架构分析及源码详解 引言 一.Activiti设计解析-架构&领域模型 1.1 架构 1.2 领域模型 二.Activiti设计解析-PVM执行树 2.1 核心理念 2. ...

  3. 源码详解系列(七) ------ 全面讲解logback的使用和源码

    什么是logback logback 用于日志记录,可以将日志输出到控制台.文件.数据库和邮件等,相比其它所有的日志系统,logback 更快并且更小,包含了许多独特并且有用的特性. logback ...

  4. Mybatis源码详解系列(四)--你不知道的Mybatis用法和细节

    简介 这是 Mybatis 系列博客的第四篇,我本来打算详细讲解 mybatis 的配置.映射器.动态 sql 等,但Mybatis官方中文文档对这部分内容的介绍已经足够详细了,有需要的可以直接参考. ...

  5. Java源码详解系列(十)--全面分析mybatis的使用、源码和代码生成器(总计5篇博客)

    简介 Mybatis 是一个持久层框架,它对 JDBC 进行了高级封装,使我们的代码中不会出现任何的 JDBC 代码,另外,它还通过 xml 或注解的方式将 sql 从 DAO/Repository ...

  6. [转]【视觉 SLAM-2】 视觉SLAM- ORB 源码详解 2

    转载地址:https://blog.csdn.net/kyjl888/article/details/72942209 1 ORB-SLAM2源码详解 by 吴博 2 https://github.c ...

  7. Spark Streaming揭秘 Day25 StreamingContext和JobScheduler启动源码详解

    Spark Streaming揭秘 Day25 StreamingContext和JobScheduler启动源码详解 今天主要理一下StreamingContext的启动过程,其中最为重要的就是Jo ...

  8. spring事务详解(三)源码详解

    系列目录 spring事务详解(一)初探事务 spring事务详解(二)简单样例 spring事务详解(三)源码详解 spring事务详解(四)测试验证 spring事务详解(五)总结提高 一.引子 ...

  9. 条件随机场之CRF++源码详解-预测

    这篇文章主要讲解CRF++实现预测的过程,预测的算法以及代码实现相对来说比较简单,所以这篇文章理解起来也会比上一篇条件随机场训练的内容要容易. 预测 上一篇条件随机场训练的源码详解中,有一个地方并没有 ...

随机推荐

  1. [51nod1610]路径计数

    路径上所有边权的最大公约数定义为一条路径的值. 给定一个有向无环图. T次修改操作,每次修改一条边的边权,每次修改后输出有向无环图上路径的值为1的路径数量(对1,000,000,007取模). Inp ...

  2. CodeForces 543D:Road Improvement

    题目:http://codeforces.com/problemset/problem/543/D 题意:给你一棵树,一开始边都是0,可以使任意的边变成1,对于每一个根节点求使得它到其他任一点的路径上 ...

  3. HDU5135 dfs搜索 枚举种数

    Little Zu Chongzhi's Triangles Time Limit: 2000/1000 MS (Java/Others)    Memory Limit: 512000/512000 ...

  4. hdu_1286找新朋友(欧拉定理)

    题目链接:http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=1286 找新朋友 Time Limit: 2000/1000 MS (Java/Others)    M ...

  5. 96、python version 3.6 required,which was not fount in the registry(python3.6安装scrapy)

    在安装scrapy时遇到问题 环境:win10(64位), Python3.6(64位) 安装scrapy: 1.安装wheel(安装后,便支持通过wheel文件安装软件) pip3 install ...

  6. Sass之混合宏、继承、占位符

    1.混合宏. 当样式变得越来越复杂,需要重复使用大段的样式时,使用变量就无法达到我们目的了.这个时候混合宏就派上用场了. 而使用混合宏时,首先要声明混合宏,而声明混合宏时有两种,不带参数混合宏和带参数 ...

  7. parse_str() 函数把查询字符串解析到变量中。

    定义和用法 parse_str() 函数把查询字符串解析到变量中. 注释:如果未设置 array 参数,则由该函数设置的变量将覆盖已存在的同名变量. 注释:php.ini 文件中的 magic_quo ...

  8. AVAudioPlayer与MPMusicPlayerController的区别

    播放在App中的音频时,使用AVAudioPlayer 播放音乐库中的文件时,使用MPMusicPlayerController

  9. eclipse F3可以查询某个方法的具体定义

    eclipse F3可以查询某个方法的具体定义

  10. [原创]消灭eclipse中运行启动的错误:“找不到或无法加载主类”问题

    最近一直遇到这个问题且根据网上的文章做法基本无法通过,故将自己的解决步骤记录及分享给大家. 一:环境必须要配置好. 试试在dos界面输入:java.javac 分别这两个命令是否能执行,如果都能执行恭 ...