Java中的Unsafe工具類使用詳解

更新時間：2023年12月16日 09:30:31 作者：小晨想好好學習

這篇文章主要介紹了Java中的Unsafe工具類使用詳解,Unsafe是jdk提供的一個直接訪問操作系統(tǒng)資源的工具類(底層c++實現(xiàn)),它可以直接分配內(nèi)存,內(nèi)存復制,copy,提供cpu級別的CAS樂觀鎖等操作,需要的朋友可以參考下

一、Unsafe是什么？

Unsafe是jdk提供的一個直接訪問操作系統(tǒng)資源的工具類（底層c++實現(xiàn)），它可以直接分配內(nèi)存，內(nèi)存復制，copy，提供cpu級別的CAS樂觀鎖等操作。

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實現(xiàn)，由此可見其重要性。

二、Unsafe對象的獲取

查看源碼：

在這里插入圖片描述

結論：

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

public static void main(String[] args) throws Exception{
    Class<Unsafe> unsafeClass = Unsafe.class;
    //方法一：通過反射構造一個Unsafe對象
    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，它是樂觀鎖的一種實現(xiàn)。假設主存值為pre，預期值為expect，想要更新成得值為update，當且僅當主存值pre等預期值expect時，才將pre更新為update。

1、相關方法

在unsafe中，實現(xiàn)CAS算法通過cpu的原子指令cmpxchg實現(xiàn)，它對應的方法如下：

在這里插入圖片描述

簡單介紹下它使用的參數(shù)：

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

為了方便理解，舉個栗子。類User有一個成員變量name。我們new了一個對象User后，就知道了它（User對象）在內(nèi)存中的起始值,而員變量name在對象中的位置偏移是固定的。這樣通過這個起始值和這個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在對象User中的偏移量，Unsafe自然也提供了相應的方法：

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