【揭秘】JUC并发工具包底层机制探究，Unsafe原来这么强大！

Unsafe介绍

Unsafe是位于sun.misc包下的一个类，主要提供一些用于执行低级别、不安全操作的方法，如直接访问系统内存资源、自主管理内存资源等，这些方法在提升Java运行效率、增强Java语言底层资源操作能力方面起到了很大的作用。但由于Unsafe类使得Java语言拥有了类似C语言指针一样操作内存空间的能力，这无疑也增加了程序发生相关指针问题的风险。在程序中过度、不正确使用Unsafe类会使得程序出错的概率变大，使得Java这种安全的语言变得不再“安全”，因此对Unsafe的使用一定要慎重。java.util.concurrent.atomic包下的原子操作类，基本都是使用Unsafe实现的。XtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

Unsafe提供的API大致可分为内存操作、CAS、Class、对象操作、线程、系统信息获取、内存屏障、数组操作等几类。XtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

内存相关XtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

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java.util.concurrent.atomic包中的原子类基本都用的UnsafeXtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();private static final long valueOffset;static {  try {    valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));  } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }}public final int getAndSet(int newValue) {  return unsafe.getAndSetInt(this, valueOffset, newValue);}

线程相关XtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

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LockSupport类中有应用unpark，parkXtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

public static void park(Object blocker) {  Thread t = Thread.currentThread();  setBlocker(t, blocker);  UNSAFE.park(false, 0L);  setBlocker(t, null);}

public static void unpark(Thread thread) {  if (thread != null)    UNSAFE.unpark(thread);}

Class相关XtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

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系统相关XtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

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内存屏障XtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

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loadFence：保证在这个屏障之前的所有读操作都已经完成。
storeFence：保证在这个屏障之前的所有写操作都已经完成。fullFence：保证在这个屏障之前的所有读写操作都已经完成。XtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

在java8中 有这个StampedLock类，该类中应用了内存屏障功能。XtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

private static final sun.misc.Unsafe U;static {  try {    U = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();  } catch (Exception e) {    throw new Error(e);  }}public boolean validate(long stamp) {  U.loadFence();  return (stamp & SBITS) == (state & SBITS);}

Unsafe.javaXtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

public final class Unsafe {  private static native void registerNatives();  static {    registerNatives();    sun.reflect.Reflection.registerMethodsToFilter(Unsafe.class, "getUnsafe");  }  private Unsafe() {}  private static final Unsafe theUnsafe = new Unsafe();  // ...}

获取Unsafe实例

Unsafe类是final且是单例的，并且theUnsafe字段是private；通过如下方法获取实例。XtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

方法1XtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

Field theUnsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe") ;theUnsafe.setAccessible(true) ;Unsafe unsafe = (Unsafe) theUnsafe.get(null) ;

方法2XtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

private static Unsafe unsafe = null ;static {  try {    Constructor<Unsafe> cons = Unsafe.class.getDeclaredConstructor() ;    cons.setAccessible(true) ;    unsafe = cons.newInstance() ;  } catch (Exception e) {    e.printStackTrace();  }}

Unsafe简单应用

int i = 0 ;public static void main(String[] args) throws Exception {  UnsafeDemo d = new UnsafeDemo() ;  // 获取Unsafe实例  Field theUnsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe") ;  theUnsafe.setAccessible(true) ;  Unsafe unsafe = (Unsafe) theUnsafe.get(null) ;  // 获取类的实例变量  Field f = UnsafeDemo.class.getDeclaredField("i") ;  // 获取字段相对Java对象的"起始地址"的偏移量  long fieldOffset = unsafe.objectFieldOffset(f) ;  System.out.println(fieldOffset) ;  // 设置值  boolean success = unsafe.compareAndSwapInt(d, fieldOffset, 0, 10) ;  System.out.println(success) ;  System.out.println(d.i) ;}

Unsafe对象操作

private static Unsafe unsafe = null ;static {try {    Constructor<Unsafe> cons = Unsafe.class.getDeclaredConstructor() ;    cons.setAccessible(true) ;    unsafe = cons.newInstance() ;  } catch (Exception e) {    e.printStackTrace();  }}public static void allocate() {  try {    Person p = (Person)unsafe.allocateInstance(Person.class) ;    p.setId("s001");    System.out.println(p.getValue()) ;    System.out.println(p.getId()) ;  } catch (Exception e) {    e.printStackTrace();  }}

执行结果：XtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

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对象操作2：XtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

private Person p = new Person("1", "张三") ;public static void main(String[] args) throws Exception {  UnSafeObjectDemo d = new UnSafeObjectDemo() ;  Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe") ;  field.setAccessible(true) ;  Unsafe unsafe = (Unsafe) field.get(null) ;  Field f = d.getClass().getDeclaredField("p") ;  long offset = unsafe.objectFieldOffset(f) ;  System.out.println(offset) ;  boolean res = unsafe.compareAndSwapObject(d, offset, d.p, new Person("2", "李四")) ;  System.out.println(res) ;  System.out.println(d.p.getName()) ;}

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Unsafe创建对象

当不知道即将使用的对象有何构造函数，或是不想使用现有对象的构造函数创建对象时，可以通过如下方式：XtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

Constructor<Teacher> cons = (Constructor<Teacher>) ReflectionFactory    .getReflectionFactory()    .newConstructorForSerialization(Teacher.class, Object.class.getConstructor());cons.setAccessible(true) ;Teacher t = cons.newInstance() ;System.out.println(t) ;

Unsafe简单实现原子操作类

public class AtomicCount {  private static Unsafe unsafe ;  private int value ;  private static long valueOffset ;  static {    try {      Field theUnsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe") ;      theUnsafe.setAccessible(true) ;      unsafe = (Unsafe) theUnsafe.get(null) ;      Field f = AtomicCount.class.getDeclaredField("value") ;      valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(f) ;    } catch (Exception e) {      e.printStackTrace();    }  }  public AtomicCount(int value) {    this.value = value ;  }  public final int get() {    return value;  }  public final int getAndIncrement() {    return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);  }}

完毕！！！XtZ28资讯网——每日最新资讯28at.com

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