原创

Java多线程进阶(十二)—— J.U.C之atomic框架:Unsafe类

一、Unsafe简介

在正式的开讲 juc-atomic框架系列之前,有必要先来了解下Java中的Unsafe类。

Unsafe类,来源于sun.misc包。该类封装了许多类似指针操作,可以直接进行内存管理、操纵对象、阻塞/唤醒线程等操作。Java本身不直接支持指针的操作,所以这也是该类命名为Unsafe的原因之一。

J.U.C中的许多CAS方法,内部其实都是Unsafe类在操作。
比如AtomicBooleancompareAndSet方法:
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unsafe.compareAndSwapInt方法是个native方法。(如果对象中的字段值与期望值相等,则将字段值修改为x,然后返回true;否则返回false):
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入参的含义如下:

参数名称 含义
o 需要修改的对象
offset 需要修改的字段到对象头的偏移量(通过偏移量,可以快速定位修改的是哪个字段)
expected 期望值
x 要设置的值

Unsafe类中CAS方法都是native方法,需要通过CAS原子指令完成。在讲AQS时,里面有许多涉及CLH队列的操作,其实就是通过Unsafe类完成的指针操作。

二、Unsafe对象的创建

Unsafe是一个final类,不能被继承,也没有公共的构造器,只能通过工厂方法getUnsafe获得Unsafe的单例。
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但是getUnsafe方法限制了调用该方法的类的类加载器必须为Bootstrap ClassLoader

Java中的类加载器可以大致划分为以下三类:

类加载器名称 作用
Bootstrap类加载器(Bootstrap ClassLoader) 主要加载的是JVM自身需要的类,这个类加载使用C++语言实现的,是JVM自身的一部分,它负责将 【JDK的安装目录】/lib路径下的核心类库,如rt.jar
扩展类加载器(Extension ClassLoader) 该加载器负责加载【JDK的安装目录】\jre\lib\ext目录中的类库,开发者可以直接使用该加载器
系统类加载器(Application ClassLoader) 负责加载用户类路径(ClassPath)所指定的类,开发者可以直接使用该类加载器,也是默认的类加载器

所以在用户代码中直接调用getUnsafe方法,会抛出异常。因为用户自定义的类一般都是由系统类加载器加载的。

但是,是否就真的没有办法获取到Unsafe实例了呢?当然不是,要获取Unsafe对象的方法很多,这里给出一种通过反射的方法:

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

但是,除非对Unsafe的实现非常清楚,否则应尽量避免直接使用Unsafe来进行操作。

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