Unsafe 学习和源码阅读

在代码中获取 Unsafe 对象的方法：

// 在 AtomicInteger 里面是这么用的private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();

// 获取内存的偏移地址，有点奇怪啊，为啥是获取这个类的，而不是这个对象的呢？static { try { valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value")); } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }}

1.8 之前 Unsafe 的包路径为：

package sun.misc;

而到了 Java 9，它的包路径改成了下面这个，说明这个类已经开放使用。

package jdk.internal.misc;

获取 Unsafe 对象，这个是 openjdk 里的方法，通过反射获得。

static { Reflection.registerMethodsToFilter(Unsafe.class, "getUnsafe");}

1）内存管理

可以分配内存了哦

public native long allocateMemory(long var1);public native long reallocateMemory(long var1, long var3);public native void setMemory(Object var1, long var2, long var4, byte var6);

2）CAS 乐观锁

如果变量没有被其他线程改变的话，会一直尝试去修改变量，直到变成修改值。

CAS，Compare and Swap 即比较并交换，设计并发算法时常用到的一种技术，java.util.concurrent 包全完建立在 CAS 之上，没有 CAS 也就没有此包，可见 CAS 的重要性。

当前的处理器基本都支持 CAS，只不过不同的厂家的实现不一样罢了。CAS 有三个操作数：内存值 V、旧的预期值 A、要修改的值 B，当且仅当预期值 A 和内存值 V 相同时，将内存值修改为 B 并返回 true，否则什么都不做并返回 false。

public final native boolean compareAndSwapObject(Object var1, long var2, Object var4, Object var5);public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);public final native boolean compareAndSwapLong(Object var1, long var2, long var4, long var6);

这里的参数是，对象，偏移量，期望值，修改值。

每次都是先去获取当前的值，然后再进行修改，所以如果有机会的话是一定会成功的。

获取偏移量的方法：

valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(AtomicBoolean.class.getDeclaredField("value"));

还有：

public native long staticFieldOffset(Field var1);public native long objectFieldOffset(Field var1);public native Object staticFieldBase(Field var1);

3）supportlock

public native void unpark(Object var1);public native void park(boolean var1, long var2);

park类似于wait，unpark类似于notify。

4）cas 源码分析

具体见 unsafe.cpp (版本：openjdk 9 )

UNSAFE_ENTRY(jboolean, Unsafe_CompareAndSetInt(JNIEnv *env, jobject unsafe, jobject obj, jlong offset, jint e, jint x)) { oop p = JNIHandles::resolve(obj); //获取对象的变量的地址 jint* addr = (jint *)index_oop_from_field_offset_long(p, offset); //调用Atomic操作 return (jint)(Atomic::cmpxchg(x, addr, e)) == e;} UNSAFE_END

进入 atomic.hpp，大意就是先去获取一次结果，如果结果和现在不同，就直接返回，因为有其他人修改了；否则会一直尝试去修改。直到成功。

inline jbyte Atomic::cmpxchg(jbyte exchange_value, volatile jbyte* dest, jbyte compare_value, cmpxchg_memory_order order) { STATIC_ASSERT(sizeof(jbyte) == 1); volatile jint* dest_int = static_cast<volatile jint*>(align_ptr_down(dest, sizeof(jint))); size_t offset = pointer_delta(dest, dest_int, 1); jint cur = *dest_int; jbyte* cur_as_bytes = reinterpret_cast<jbyte*>(&cur); // current value may not be what we are looking for, so force it // to that value so the initial cmpxchg will fail if it is different cur_as_bytes[offset] = compare_value; // always execute a real cmpxchg so that we get the required memory // barriers even on initial failure do { // value to swap in matches current value ... jint new_value = cur; // ... except for the one jbyte we want to update reinterpret_cast<jbyte*>(&new_value)[offset] = exchange_value; jint res = cmpxchg(new_value, dest_int, cur, order); if (res == cur) break; // success // at least one jbyte in the jint changed value, so update // our view of the current jint cur = res; // if our jbyte is still as cur we loop and try again } while (cur_as_bytes[offset] == compare_value); return cur_as_bytes[offset];}

5）CAS的缺点

CAS 看起来很美，但这种操作显然无法涵盖并发下的所有场景，并且 CAS 从语义上来说也不是完美的，存在这样一个逻辑漏洞：如果一个变量 V 初次读取的时候是 A 值，并且在准备赋值的时候检查到它仍然是 A 值，那我们就能说明它的值没有被其他线程修改过了吗？如果在这段期间它的值曾经被改成了 B，然后又改回 A，那 CAS 操作就会误认为它从来没有被修改过。这个漏洞称为 CAS 操作的 "ABA" 问题。java.util.concurrent 包为了解决这个问题，提供了一个带有标记的原子引用类 "AtomicStampedReference"，它可以通过控制变量值的版本来保证 CAS 的正确性。不过目前来说这个类比较 "鸡肋"，大部分情况下 ABA 问题并不会影响程序并发的正确性，如果需要解决 ABA 问题，使用传统的互斥同步可能回避原子类更加高效。