快捷導(dǎo)航

Java中的Unsafe工具類使用詳解

更新時(shí)間：2023年12月16日 09:30:31 作者：小晨想好好學(xué)習(xí)

這篇文章主要介紹了Java中的Unsafe工具類使用詳解,Unsafe是jdk提供的一個(gè)直接訪問(wèn)操作系統(tǒng)資源的工具類(底層c++實(shí)現(xiàn)),它可以直接分配內(nèi)存,內(nèi)存復(fù)制,copy,提供cpu級(jí)別的CAS樂(lè)觀鎖等操作,需要的朋友可以參考下

一、Unsafe是什么？

Unsafe是jdk提供的一個(gè)直接訪問(wèn)操作系統(tǒng)資源的工具類（底層c++實(shí)現(xiàn)），它可以直接分配內(nèi)存，內(nèi)存復(fù)制，copy，提供cpu級(jí)別的CAS樂(lè)觀鎖等操作。

Unsafe位于sun.misc包下，jdk中的并發(fā)編程包juc(java.util.concurrent)基本全部靠Unsafe實(shí)現(xiàn)，由此可見其重要性。

二、Unsafe對(duì)象的獲取

查看源碼：

在這里插入圖片描述

結(jié)論：

Unsafe是餓漢式的單例模式
只允許被引導(dǎo)類加載器（BootstrapClassLoader)加載的類使用，查看源碼可以看到在獲取unsafe對(duì)象時(shí)會(huì)判斷調(diào)用類是否是系統(tǒng)類加載器加載的，所以我們無(wú)法在自己的類中直接通過(guò)Unsafe.getUnsafe()獲取unsafe對(duì)象。所以只能通過(guò)反射直接new一個(gè)或者將其內(nèi)部靜態(tài)成員變量theUnsafe獲取出來(lái)

public static void main(String[] args) throws Exception{
    Class<Unsafe> unsafeClass = Unsafe.class;
    //方法一：通過(guò)反射構(gòu)造一個(gè)Unsafe對(duì)象
    Constructor<Unsafe> constructor = unsafeClass.getDeclaredConstructor();
    constructor.setAccessible(true);
    Unsafe unsafe1 = constructor.newInstance();
    System.out.println(unsafe1);
    //方法二：獲取內(nèi)部靜態(tài)成員變量
    Field theUnsafe = unsafeClass.getDeclaredField("theUnsafe");
    theUnsafe.setAccessible(true);
    Unsafe unsafe2 = (Unsafe) theUnsafe.get(null);
    System.out.println(unsafe2);
}

三、CAS

CAS譯為Compare And Swap，它是樂(lè)觀鎖的一種實(shí)現(xiàn)。假設(shè)主存值為pre，預(yù)期值為expect，想要更新成得值為update，當(dāng)且僅當(dāng)主存值pre等預(yù)期值expect時(shí)，才將pre更新為update。

1、相關(guān)方法

在unsafe中，實(shí)現(xiàn)CAS算法通過(guò)cpu的原子指令cmpxchg實(shí)現(xiàn)，它對(duì)應(yīng)的方法如下：

在這里插入圖片描述

簡(jiǎn)單介紹下它使用的參數(shù)：

第一個(gè)參數(shù) var1為內(nèi)存中要操作的對(duì)象
第二個(gè)參數(shù) var2為要操作的值的內(nèi)存地址偏移量
第三個(gè)參數(shù) var4為預(yù)期值
第四個(gè)參數(shù) var5 為想要更新成的值

為了方便理解，舉個(gè)栗子。類User有一個(gè)成員變量name。我們new了一個(gè)對(duì)象User后，就知道了它（User對(duì)象）在內(nèi)存中的起始值,而員變量name在對(duì)象中的位置偏移是固定的。這樣通過(guò)這個(gè)起始值和這個(gè)偏移量就能夠定位到成員變量name在內(nèi)存中的具體位置。

如何得出name在對(duì)象User中的偏移量，Unsafe自然也提供了相應(yīng)的方法：

在這里插入圖片描述

2、demo

import sun.misc.Unsafe;
import java.lang.reflect.*;
public class UnsafeDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Field theUnsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
        theUnsafe.setAccessible(true);
        Unsafe unsafe = (Unsafe) theUnsafe.get(null);
        User user = new User("jsbintask");
        long nameOffset = unsafe.objectFieldOffset(User.class.getDeclaredField("name"));
        boolean res1 = unsafe.compareAndSwapObject(user, nameOffset, "jsbintask1", "jsbintask2");
        System.out.println(res1+", 第一次更新后的值：" + user.getName());
        boolean res2 = unsafe.compareAndSwapObject(user, nameOffset, "jsbintask", "jsbintask2");
        System.out.println(res2+", 第二次更新后的值：" + user.getName());
    }
    public static class User {
        private String name;
            public User(String name) {
            this.name = name;
        }
        public String getName() {
            return name;
        }
    }  
}

在這里插入圖片描述