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Java中的Unsafe

秋风醉了
 秋风醉了
发布于 2015/11/03 22:34
字数 877
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Java中的Unsafe

java不能直接访问操作系统底层,而是通过本地方法来访问。Unsafe类提供了硬件级别的原子操作,主要提供了以下功能:

1、通过Unsafe类可以分配内存,可以释放内存;

类中提供的3个本地方法allocateMemory、reallocateMemory、freeMemory分别用于分配内存,扩充内存和释放内存,与C语言中的3个方法对应。

2、可以定位对象某属性的内存位置,也可以修改对象的属性值,即使它是私有的;

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

字段的定位:

JAVA中对象的字段的定位可能通过staticFieldOffset方法实现,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。

getIntVolatile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。

getLong方法获取对象中offset偏移地址对应的long型field的值

数组元素定位:

Unsafe类中有很多以BASE_OFFSET结尾的常量,比如ARRAY_INT_BASE_OFFSET,ARRAY_BYTE_BASE_OFFSET等,这些常量值是通过arrayBaseOffset方法得到的。arrayBaseOffset方法是一个本地方法,可以获取数组第一个元素的偏移地址。Unsafe类中还有很多以INDEX_SCALE结尾的常量,比如 ARRAY_INT_INDEX_SCALE , ARRAY_BYTE_INDEX_SCALE等,这些常量值是通过arrayIndexScale方法得到的。arrayIndexScale方法也是一个本地方法,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。

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、挂起与恢复

将一个线程进行挂起是通过park方法实现的,调用 park后,线程将一直阻塞直到超时或者中断等条件出现。unpark可以终止一个挂起的线程,使其恢复正常。整个并发框架中对线程的挂起操作被封装在 LockSupport类中,LockSupport类中有各种版本park方法,但最终都调用了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

是通过compareAndSwapXXX方法实现的

/**
* 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 native boolean compareAndSwapInt(Object obj, long offset, int expect, int update);

CAS操作有3个操作数,内存值M,预期值E,新值U,如果M==E,则将内存值修改为B,否则啥都不做。

http://blog.csdn.net/aesop_wubo/article/details/7537278

本文转载自:http://blog.csdn.net/aesop_wubo/article/details/7537278

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