java同步系列-Unsafe解析

java同步系列-Unsafe解析

问题

(1)Unsafe是什么?

(2)Unsafe只有CAS的功能吗?

(3)Unsafe为什么是不安全的?

(4)怎么使用Unsafe?

简介

本章是java并发包专题的第一章,但是第一篇写的却不是java并发包中类,而是java中的魔法类sun.misc.Unsafe。

Unsafe为我们提供了访问底层的机制,这种机制仅供java核心类库使用,而不应该被普通用户使用。

但是,为了更好地了解java的生态体系,我们应该去学习它,去了解它,不求深入到底层的C/C++代码,但求能了解它的基本功能。

获取Unsafe的实例

查看Unsafe的源码我们会发现它提供了一个getUnsafe()的静态方法。
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但是,如果直接调用这个方法会抛出一个SecurityException异常,这是因为Unsafe仅供java内部类使用,外部类不应该使用它。

那么,我们就没有方法了吗?

当然不是,我们有反射啊!查看源码,我们发现它有一个属性叫theUnsafe,我们直接通过反射拿到它即可。
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使用Unsafe实例化一个类

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修改私有字段的值

使用Unsafe的putXXX()方法,我们可以修改任意私有字段的值。
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抛出checked异常

我们知道如果代码抛出了checked异常,要不就使用try...catch捕获它,要不就在方法签名上定义这个异常,但是,通过Unsafe我们可以抛出一个checked异常,同时却不用捕获或在方法签名上定义它。
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使用堆外内存

如果进程在运行过程中JVM上的内存不足了,会导致频繁的进行GC。理想情况下,我们可以考虑使用堆外内存,这是一块不受JVM管理的内存。

使用Unsafe的allocateMemory()我们可以直接在堆外分配内存,这可能非常有用,但我们要记住,这个内存不受JVM管理,因此我们要调用freeMemory()方法手动释放它。

假设我们要在堆外创建一个巨大的int数组,我们可以使用allocateMemory()方法来实现:
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在构造方法中调用allocateMemory()分配内存,在使用完成后调用freeMemory()释放内存。

使用方式如下:
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最后,一定要记得调用freeMemory()将内存释放回操作系统。
CompareAndSwap操作

JUC下面大量使用了CAS操作,它们的底层是调用的Unsafe的CompareAndSwapXXX()方法。这种方式广泛运用于无锁算法,与java中标准的悲观锁机制相比,它可以利用CAS处理器指令提供极大的加速。

比如,我们可以基于Unsafe的compareAndSwapInt()方法构建线程安全的计数器。
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我们定义了一个volatile的字段count,以便对它的修改所有线程都可见,并在类加载的时候获取count在类中的偏移地址。

在increment()方法中,我们通过调用Unsafe的compareAndSwapInt()方法来尝试更新之前获取到的count的值,如果它没有被其它线程更新过,则更新成功,否则不断重试直到成功为止。

我们可以通过使用多个线程来测试我们的代码:
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park/unpark

JVM在上下文切换的时候使用了Unsafe中的两个非常牛逼的方法park()和unpark()。

当一个线程正在等待某个操作时,JVM调用Unsafe的park()方法来阻塞此线程。

当阻塞中的线程需要再次运行时,JVM调用Unsafe的unpark()方法来唤醒此线程。

我们之前在分析java中的集合时看到了大量的LockSupport.park()/unpark(),它们底层都是调用的Unsafe的这两个方法。

总结

使用Unsafe几乎可以操作一切:

(1)实例化一个类;

(2)修改私有字段的值;

(3)抛出checked异常;

(4)使用堆外内存;

(5)CAS操作;

(6)阻塞/唤醒线程;

彩蛋

论实例化一个类的方式?

(1)通过构造方法实例化一个类;

(2)通过Class实例化一个类;

(3)通过反射实例化一个类;

(4)通过克隆实例化一个类;

(5)通过反序列化实例化一个类;

(6)通过Unsafe实例化一个类;
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文章来自"彤哥读源码"

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