【Java深入研究】8、Java中Unsafe類詳解，深入研究unsafe

【Java深入研究】8、Java中Unsafe類詳解，深入研究unsafe

java不能直接存取作業系統底層，而是通過本地方法來訪問。Unsafe類提供了硬體層級的原子操作，主要提供了以下功能：

1、通過Unsafe類可以分配記憶體，可以釋放記憶體；

類中提供的3個本地方法allocateMemory、reallocateMemory、freeMemory分別用於分配記憶體，擴充記憶體和釋放記憶體，與C語言中的3個方法對應。

public native long allocateMemory(long l);public native long reallocateMemory(long l, long l1);public native void freeMemory(long l);

2、可以定位對象某欄位的記憶體位置，也可以修改對象的欄位值，即使它是私人的；

欄位的定位：

JAVA中對象的欄位的定位可能通過staticFieldOffset方法實現，該方法返回給定field的記憶體位址位移量，這個值對於給定的filed是唯一的且是固定不變的。

getIntVolatile方法擷取對象中offset位移地址對應的整型field的值,支援volatile load語義。

getLong方法擷取對象中offset位移地址對應的long型field的值

數組元素定位：

Unsafe類中有很多以BASE_OFFSET結尾的常量，比如ARRAY_INT_BASE_OFFSET，ARRAY_BYTE_BASE_OFFSET等，這些常量值是通過arrayBaseOffset方法得到的。arrayBaseOffset方法是一個本地方法，可以擷取數組第一個元素的位移地址。Unsafe類中還有很多以INDEX_SCALE結尾的常量，比如 ARRAY_INT_INDEX_SCALE ， ARRAY_BYTE_INDEX_SCALE等，這些常量值是通過arrayIndexScale方法得到的。arrayIndexScale方法也是一個本地方法，可以擷取數組的轉換因子，也就是數組中元素的增量地址。將arrayBaseOffset與arrayIndexScale配合使用，可以定位元組中每個元素在記憶體中的位置。

public final class Unsafe {    public static final int ARRAY_INT_BASE_OFFSET;    public static final int ARRAY_INT_INDEX_SCALE;    public native long staticFieldOffset(Field field);    public native int getIntVolatile(Object obj, long l);    public native long getLong(Object obj, long l);    public native int arrayBaseOffset(Class class1);    public native int arrayIndexScale(Class class1);    static     {        ARRAY_INT_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset([I);        ARRAY_INT_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale([I);    }}

3、掛起與恢複

將一個線程進行掛起是通過park方法實現的，調用 park後，線程將一直阻塞直到逾時或者中斷等條件出現。unpark可以終止一個掛起的線程，使其恢複正常。整個並發架構中對線程的掛起操作被封裝在 LockSupport類中，LockSupport類中有各種版本pack方法，但最終都調用了Unsafe.park()方法。

public class LockSupport {    public static void unpark(Thread thread) {        if (thread != null)            unsafe.unpark(thread);    }    public static void park(Object blocker) {        Thread t = Thread.currentThread();        setBlocker(t, blocker);        unsafe.park(false, 0L);        setBlocker(t, null);    }    public static void parkNanos(Object blocker, long nanos) {        if (nanos > 0) {            Thread t = Thread.currentThread();            setBlocker(t, blocker);            unsafe.park(false, nanos);            setBlocker(t, null);        }    }    public static void parkUntil(Object blocker, long deadline) {        Thread t = Thread.currentThread();        setBlocker(t, blocker);        unsafe.park(true, deadline);        setBlocker(t, null);    }    public static void park() {        unsafe.park(false, 0L);    }    public static void parkNanos(long nanos) {        if (nanos > 0)            unsafe.park(false, nanos);    }    public static void parkUntil(long deadline) {        unsafe.park(true, deadline);    }}

4、CAS操作

是通過compareAndSwapXXX方法實現的

/*** 比較obj的offset處記憶體位置中的值和期望的值，如果相同則更新。此更新是不可中斷的。* * @param obj 需要更新的對象* @param offset obj中整型field的位移量* @param expect 希望field中存在的值* @param update 如果期望值expect與field的當前值相同，設定filed的值為這個新值* @return 如果field的值被更改返回true*/public native boolean compareAndSwapInt(Object obj, long offset, int expect, int update);

CAS操作有3個運算元，記憶體值M，預期值E，新值U，如果M==E，則將記憶體值修改為B，否則啥都不做。