文章目錄

• Unsafe
• Unsafe 提供的幾個主要的方法
• • long objectFieldOffset(Field field)
  • int arrayBaseOffset(Class arrayClass)
  • int arrayIndexScale(Class arrayClass)
  • boolean compareAndSwapLong(Object obj， long offset， long expect， long update)
  • public native long getLongvolatile(Object obj， long offset)
  • void putLongvolatile(Object obj， long offset， long value)
  • void putOrderedLong(Object obj， long offset， long value)
  • void park(boolean isAbsolute， long time)
  • void unpark(Object thread)
  • long getAndSetLong(Object obj， long offset， long update)
  • long getAndAddLong(Object obj， long offset， long addValue)
• 使用Unsafe類

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Unsafe

JDK 的 rt.jar 包中的 Unsafe 類提供了硬件級別的原子性操作，Unsafe 類中的方法都是native 方法，它們使用 JNI 的方式訪問本地 C++ 實現庫。

Unsafe 提供的幾個主要的方法

下面我們來了解一下 Unsafe 提供的幾個主要的方法以及編程時如何使用 Unsafe 類做一些事情。

long objectFieldOffset(Field field)

返回指定的變量在所屬類中的內存偏移地址，該偏移地址僅僅在該 Unsafe 函數中訪問指定字段時使用。

如下代碼使用 Unsafe 類獲取變量 value 在 AtomicLong 對象中的內存偏移

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int arrayBaseOffset(Class arrayClass)

獲取數組中第一個元素的地址

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int arrayIndexScale(Class arrayClass)

獲取數組中一個元素占用的字節

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boolean compareAndSwapLong(Object obj， long offset， long expect， long update)

比較對象obj中偏移量為offset的變量的值是否與expect相等，相等則使用update值更新，然后返回true，否則返回false

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public native long getLongvolatile(Object obj， long offset)

獲取對象obj中偏移量為offset的變量對應volatile語義的值

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void putLongvolatile(Object obj， long offset， long value)

設置obj對象中offset偏移的類型為long的field的值為value，支持volatile語義

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void putOrderedLong(Object obj， long offset， long value)

設置obj對象中offset偏移地址對應的long型field的值為value。這是一個有延遲的putLongvolatile方法，并且不保證值修改對其他線程立刻可見。只有在變量使用volatile修飾并且預計會被意外修改時才使用該方法。

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void park(boolean isAbsolute， long time)

阻塞當前線程，其中參數isAbsolute等于false且time等于0表示一直阻塞。time大于0表示等待指定的time后阻塞線程會被喚醒，這個time是個相對值，是個增量值，也就是相對當前時間累加time后當前線程就會被喚醒。

如果isAbsolute等于true，并且time大于0，則表示阻塞的線程到指定的時間點后會被喚醒，這里time是個絕對時間，是將某個時間點換算為ms后的值。

另外，當其他線程調用了當前阻塞線程的interrupt方法而中斷了當前線程時，當前線程也會返回，而當其他線程調用了unPark方法并且把當前線程作為參數時當前線程也會返回。

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void unpark(Object thread)

喚醒調用park后阻塞的線程

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下面是JDK8新增的函數，這里只列出Long類型操作。

long getAndSetLong(Object obj， long offset， long update)

獲取對象obj中偏移量為offset的變量volatile語義的當前值，并設置變量volatile語義的值為update

由以上代碼可知，首先（1）處的getLongvolatile獲取當前變量的值，然后使用CAS原子操作設置新值。這里使用while循環是考慮到，在多個線程同時調用的情況下CAS失敗時需要重試。

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long getAndAddLong(Object obj， long offset， long addValue)

獲取對象obj中偏移量為offset的變量volatile語義的當前值，并設置變量值為原始值+addValue

類似getAndSetLong的實現，只是這里進行CAS操作時使用了原始值+傳遞的增量參數addValue的值。

使用Unsafe類

Unsafe 這個類如此厲害，試一試？？？

import sun.misc.Unsafe;/*** @author 小工匠* @version 1.0* @description: TODO* @date 2021/11/28 20:05* @mark: show me the code , change the world*/ public class TestUnSafe {// 1 獲取 Unsafe的實例static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();// 2 記錄變量 state在類 Testunsafe中的偏移值static final long stateoffset;// 3 變量private volatile long state = 0;static {try {// 4 獲取state變量在類TestUnsafe中的偏移量stateoffset = unsafe.objectFieldOffset(TestUnSafe.class.getDeclaredField("state"));} catch (Exception e) {System.out.println(e.getLocalizedMessage());throw new Error(e);}}public static void main(String[] args) {// 5. 創建實例TestUnSafe testUnSafe = new TestUnSafe();// 6 設置state值為1 通過cas算法boolean b = unsafe.compareAndSwapLong(testUnSafe, stateoffset, 0, 1);System.out.println(b);}}

• 代碼1 獲取了Unsafe的一個實例

• 代碼3創建了一個變量state并初始化為0。

• 代碼4使用unsafe.objectFieldOffset獲取TestUnSafe類里面的state變量，在TestUnSafe對象里面的內存偏移量地址并將其保存到stateOffset變量中。

• 代碼6 調用創建的unsafe實例的compareAndSwapInt方法，設置test對象的state變量的值。具體意思是，如果test對象中內存偏移量為stateOffset的state變量的值為0，則更新該值為1。

運行上面的代碼，我們期望輸出true，然而執行后會輸出如下結果

看看getUnsafe的代碼吧

@CallerSensitivepublic static Unsafe getUnsafe() {// 7 Class var0 = Reflection.getCallerClass();// 8 if (!VM.isSystemDomainLoader(var0.getClassLoader())) {throw new SecurityException("Unsafe");} else {return theUnsafe;}}

繼續看下

// 9 判斷是不是BootStrap類加載器加載的 public static boolean isSystemDomainLoader(ClassLoader var0) {return var0 == null;}

• 代碼7獲取調用getUnsafe這個方法的對象的Class對象，這里是TestUnSafe.class。

• 代碼8判斷是不是Bootstrap類加載器加載的localClass，在這里是看是不是Bootstrap加載器加載了TestUnSafe.class。很明顯由于TestUnSafe.class是使用AppClassLoader加載的，所以這里直接拋出了異常。

思考一下，這里為何要有這個判斷？ 我們知道Unsafe類是rt.jar包提供的，rt.jar包里面的類是使用Bootstrap類加載器加載的，而我們的啟動main函數所在的類是使用AppClassLoader加載的，所以在main函數里面加載Unsafe類時，根據委托機制，會委托給Bootstrap去加載Unsafe類。

如果沒有代碼8的限制，那么我們的應用程序就可以隨意使用Unsafe做事情了，而Unsafe類可以直接操作內存，這是不安全的，所以JDK開發組特意做了這個限制，不讓開發人員在正規渠道使用Unsafe類，而是在rt.jar包里面的核心類中使用Unsafe功能。

如果開發人員真的想要實例化Unsafe類，那該如何做？

方法有多種，既然從正規渠道訪問不了，那么就玩點黑科技，使用萬能的反射來獲取Unsafe實例方法。

import sun.misc.Unsafe;import java.lang.reflect.Field;/*** @author 小工匠* @version 1.0* @description: TODO* @date 2021/11/28 20:05* @mark: show me the code , change the world*/ public class TestUnSafe {// 1 獲取 Unsafe的實例static final Unsafe unsafe ;// 2 記錄變量 state在類 Testunsafe中的偏移值static final long stateoffset;// 3 變量private volatile long state = 0;public long getState() {return state;}static {try {// 使用反射獲取Unsafe成員變量theUnsafeField field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");// 設置為可存取field.setAccessible(true);// 獲取該變量的值unsafe = (Unsafe)field.get(null);// 獲取state在TestUnSfate中的偏移量stateoffset = unsafe.objectFieldOffset(TestUnSafe.class.getDeclaredField("state"));} catch (Exception e) {System.out.println(e.getLocalizedMessage());throw new Error(e);}}public static void main(String[] args) {// 5. 創建實例TestUnSafe testUnSafe = new TestUnSafe();System.out.println("修改前:" + testUnSafe.getState());// 6 設置state值為1 通過cas算法boolean b = unsafe.compareAndSwapLong(testUnSafe, stateoffset, 0, 1);System.out.println("修改 " + b);System.out.println("修改前:" + testUnSafe.getState());}}

在如上代碼中，通過反射獲取unsafe的實例， 運行后輸出結果如下。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java Review - 并发编程_Unsafe的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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