在openjdk8下看Unsafe源碼

盡管有傳言JAVA9可能會移除Unsafe類，但不妨礙我們理解它的原理。因為類不在了，native方法還在那里。就像菜換樣了，食材就那些沒變。一個好廚師不僅僅需要會做菜，還需要能識別食材特性...來吧，直接上干貨。

注：強烈不建議程序中自己調用Unsafe類方法，這一點沒有質疑。

目錄

1.前言

2.Unsafe中的native方法

3.Unsafe中的上層方法

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一、前言

在JDK8中追蹤可見sun.misc.Unsafe這個類是無法看見源碼的，打開openjdk8源碼看

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

此類包含了低級（native硬件級別的原子操作）、不安全的操作集合。

獲取Unsafe實例靜態方法：

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、底層native方法（底層C++不拓展了）

共計82個public native,下面列出了核心方法：

    //擴充內存  
    public native long reallocateMemory(long address, long bytes);  
      
    //分配內存  
    public native long allocateMemory(long bytes);  
      
    //釋放內存  
    public native void freeMemory(long address);  
      
    //在給定的內存塊中設置值  
    public native void setMemory(Object o, long offset, long bytes, byte value);  
      
    //從一個內存塊拷貝到另一個內存塊  
    public native void copyMemory(Object srcBase, long srcOffset, Object destBase, long destOffset, long bytes);  
      
    //獲取值，不管java的訪問限制，其他有類似的getInt，getDouble，getLong，getChar等等  
    public native Object getObject(Object o, long offset);  
      
    //設置值，不管java的訪問限制，其他有類似的putInt,putDouble，putLong，putChar等等  
    public native void putObject(Object o, long offset);  
      
    //從一個給定的內存地址獲取本地指針，如果不是allocateMemory方法的，結果將不確定  
    public native long getAddress(long address);  
      
    //存儲一個本地指針到一個給定的內存地址,如果地址不是allocateMemory方法的，結果將不確定  
    public native void putAddress(long address, long x);  
      
    //該方法返回給定field的內存地址偏移量，這個值對於給定的filed是唯一的且是固定不變的  
    public native long staticFieldOffset(Field f);  
      
    //報告一個給定的字段的位置，不管這個字段是private，public還是保護類型，和staticFieldBase結合使用  
    public native long objectFieldOffset(Field f);  
      
    //獲取一個給定字段的位置  
    public native Object staticFieldBase(Field f);  
      
    //確保給定class被初始化，這往往需要結合基類的靜態域（field）  
    public native void ensureClassInitialized(Class c);  
      
    //可以獲取數組第一個元素的偏移地址  
    public native int arrayBaseOffset(Class arrayClass);  
      
    //可以獲取數組的轉換因子，也就是數組中元素的增量地址。將arrayBaseOffset與arrayIndexScale配合使用， 可以定位數組中每個元素在內存中的位置  
    public native int arrayIndexScale(Class arrayClass);  
      
    //獲取本機內存的頁數，這個值永遠都是2的冪次方  
    public native int pageSize();  
      
    //告訴虛擬機定義了一個沒有安全檢查的類，默認情況下這個類加載器和保護域來着調用者類  
    public native Class defineClass(String name, byte[] b, int off, int len, ClassLoader loader, ProtectionDomain protectionDomain);  
      
    //定義一個類，但是不讓它知道類加載器和系統字典  
    public native Class defineAnonymousClass(Class hostClass, byte[] data, Object[] cpPatches);  
      
    //鎖定對象，必須是沒有被鎖的
    public native void monitorEnter(Object o);  
      
    //解鎖對象  
    public native void monitorExit(Object o);  
      
    //試圖鎖定對象，返回true或false是否鎖定成功，如果鎖定，必須用monitorExit解鎖  
    public native boolean tryMonitorEnter(Object o);  
      
    //引發異常，沒有通知  
    public native void throwException(Throwable ee);  
      
    //CAS，如果對象偏移量上的值=期待值，更新為x,返回true.否則false.類似的有compareAndSwapInt,compareAndSwapLong,compareAndSwapBoolean,compareAndSwapChar等等。  
    public final native boolean compareAndSwapObject(Object o, long offset,  Object expected, Object x);  
      
    // 該方法獲取對象中offset偏移地址對應的整型field的值,支持volatile load語義。類似的方法有getIntVolatile，getBooleanVolatile等等  
    public native Object getObjectVolatile(Object o, long offset);   
      
    //線程調用該方法，線程將一直阻塞直到超時，或者是中斷條件出現。  
    public native void park(boolean isAbsolute, long time);  
      
    //終止掛起的線程，恢復正常.java.util.concurrent包中掛起操作都是在LockSupport類實現的，也正是使用這兩個方法
    public native void unpark(Object thread);  
      
    //獲取系統在不同時間系統的負載情況  
    public native int getLoadAverage(double[] loadavg, int nelems);  
      
    //創建一個類的實例，不需要調用它的構造函數、初使化代碼、各種JVM安全檢查以及其它的一些底層的東西。即使構造函數是私有，我們也可以通過這個方法創建它的實例,對於單例模式，簡直是噩夢，哈哈  
    public native Object allocateInstance(Class cls) throws InstantiationException;  

三、上層應用方法（調用了native方法實現）

3.1 原子CAS操作

如果對象內存地址偏移量上的數值不變，更改為新值

    /**
     * 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);//獲取對象內存地址偏移量上的數值v
        } while (!compareAndSwapObject(o, offset, v, newValue));//如果現在還是v,設置為newValue,否則返回false,！false=true，一直循環直到等於v退出循環返回v.
        return v;
    }

 C++代碼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;
}

 

 

====參考========

1.openjdk8源碼

2.Java中Unsafe類詳解

3.並行編程(1) - sum.msic.Unsafe 一