只会一点java

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在openjdk8下看Unsafe源码

Posted on 2017-07-24 17:17  只会一点java  阅读(...)  评论(...编辑  收藏

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:

 1 private Unsafe() {}
 2 
 3 private static final Unsafe theUnsafe = new Unsafe();
 4 
 5 @CallerSensitive
 6 public static Unsafe getUnsafe() {
 7     Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
 8     if (!VM.isSystemDomainLoader(caller.getClassLoader()))
 9         throw new SecurityException("Unsafe");
10     return theUnsafe;
11 }

 

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:

 1     //扩充内存  
 2     public native long reallocateMemory(long address, long bytes);  
 3       
 4     //分配内存  
 5     public native long allocateMemory(long bytes);  
 6       
 7     //释放内存  
 8     public native void freeMemory(long address);  
 9       
10     //在给定的内存块中设置值  
11     public native void setMemory(Object o, long offset, long bytes, byte value);  
12       
13     //从一个内存块拷贝到另一个内存块  
14     public native void copyMemory(Object srcBase, long srcOffset, Object destBase, long destOffset, long bytes);  
15       
16     //获取值,不管java的访问限制,其他有类似的getInt,getDouble,getLong,getChar等等  
17     public native Object getObject(Object o, long offset);  
18       
19     //设置值,不管java的访问限制,其他有类似的putInt,putDouble,putLong,putChar等等  
20     public native void putObject(Object o, long offset);  
21       
22     //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  
23     public native long getAddress(long address);  
24       
25     //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  
26     public native void putAddress(long address, long x);  
27       
28     //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  
29     public native long staticFieldOffset(Field f);  
30       
31     //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  
32     public native long objectFieldOffset(Field f);  
33       
34     //获取一个给定字段的位置  
35     public native Object staticFieldBase(Field f);  
36       
37     //确保给定class被初始化,这往往需要结合基类的静态域(field)  
38     public native void ensureClassInitialized(Class c);  
39       
40     //可以获取数组第一个元素的偏移地址  
41     public native int arrayBaseOffset(Class arrayClass);  
42       
43     //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  
44     public native int arrayIndexScale(Class arrayClass);  
45       
46     //获取本机内存的页数,这个值永远都是2的幂次方  
47     public native int pageSize();  
48       
49     //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  
50     public native Class defineClass(String name, byte[] b, int off, int len, ClassLoader loader, ProtectionDomain protectionDomain);  
51       
52     //定义一个类,但是不让它知道类加载器和系统字典  
53     public native Class defineAnonymousClass(Class hostClass, byte[] data, Object[] cpPatches);  
54       
55     //锁定对象,必须是没有被锁的
56     public native void monitorEnter(Object o);  
57       
58     //解锁对象  
59     public native void monitorExit(Object o);  
60       
61     //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  
62     public native boolean tryMonitorEnter(Object o);  
63       
64     //引发异常,没有通知  
65     public native void throwException(Throwable ee);  
66       
67     //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。  
68     public final native boolean compareAndSwapObject(Object o, long offset,  Object expected, Object x);  
69       
70     // 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  
71     public native Object getObjectVolatile(Object o, long offset);   
72       
73     //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。  
74     public native void park(boolean isAbsolute, long time);  
75       
76     //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
77     public native void unpark(Object thread);  
78       
79     //获取系统在不同时间系统的负载情况  
80     public native int getLoadAverage(double[] loadavg, int nelems);  
81       
82     //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  
83     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

 1     /**
 2      * Atomically exchanges the given reference value with the current
 3      * reference value of a field or array element within the given
 4      * object <code>o</code> at the given <code>offset</code>.
 5      *
 6      * @param o object/array to update the field/element in
 7      * @param offset field/element offset
 8      * @param newValue new value
 9      * @return the previous value
10      * @since 1.8
11      */
12     public final Object getAndSetObject(Object o, long offset, Object newValue) {
13         Object v;
14         do {
15             v = getObjectVolatile(o, offset);//获取对象内存地址偏移量上的数值v
16         } 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.
17         return v;
18     }

 C++代码CAS:

1 static inline bool
2 compareAndSwap (volatile jint *addr, jint old, jint new_val)
3 {
4   jboolean result = false;
5   spinlock lock;
6   if ((result = (*addr == old)))
7     *addr = new_val;
8   return result;
9 }

 

 

====参考========

1.openjdk8源码

2.Java中Unsafe类详解

3.并行编程(1) - sum.msic.Unsafe 一