【實戰Java高并發程序設計】連載1–Java中的指針：Unsafe類

EasonTyler 發布于2019-08-14 15:12 / 2278人閱讀

摘要：不難看出，方法的內部，必然是使用原子指令來完成的。它是一個內部使用的專屬類。注意根據類加載器的工作原理，應用程序的類由加載。加載器沒有對象的對象，因此試圖獲得這個類加載器會返回。

如果你對技術有著不折不撓的追求，應該還會特別在意incrementAndGet() 方法中compareAndSet()的實現。現在，就讓我們更進一步看一下它把！
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {

return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);

}
在這里，我們看到一個特殊的變量unsafe。它是sun.misc.Unsafe類型。從名字看，這個類應該是封裝了一些不安全的操作。那什么操作是不安全的呢？學習過C或者C++的話，大家應該知道，指針是不安全的。這也是在Java中把指針去除的重要原因。如果指針指錯了位置，或者計算指針偏移量時出錯，結果可能是災難性的，你很有可能會覆蓋別人的內存，導致系統奔潰。
而這里的Unsafe就是封裝了一些類似指針的操作。compareAndSwapInt()方法是一個navtive方法。它的幾個參數含義如下：
public final native boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset,int expected,int x);
第一個參數o為給定的對象，offset為對象內的偏移量（其實就是一個字段到對象頭部的偏移量，通過這個偏移量可以快速定位字段），expected表示期望值，x表示要設置的值。如果指定的字段的值等于expected，那么就會把它設置為x。
不難看出，compareAndSwapInt()方法的內部，必然是使用CAS原子指令來完成的。此外，Unsafe類還提供了一些方法，主要有以下幾個（以Int操作為例，其他數據類型是類似的）：

//獲得給定對象偏移量上的int值
public native int getInt(Object o, long offset);
//設置給定對象偏移量上的int值
public native void putInt(Object o, long offset, int x);
//獲得字段在對象中的偏移量
public native long objectFieldOffset(Field f);
//設置給定對象的int值，使用volatile語義
public native void putIntVolatile(Object o, long offset, int x);
//獲得給定對象對象的int值，使用volatile語義
public native int     getIntVolatile(Object o, long offset);
//和putIntVolatile()一樣，但是它要求被操作字段就是volatile類型的
public native void putOrderedInt(Object o, long offset, int x);
如果大家還記得“3.3.4 深度剖析ConcurrentLinkedQueue”一節中的描述的ConcurrentLinkedQueue實現，應該對ConcurrentLinkedQueue中的Node還有些印象。Node一些CAS操作也都是使用Unsafe類來實現的。大家可以回顧一下，以加深對Unsafe類的印象。
這里就可以看到，雖然Java拋棄了指針。但是在關鍵時刻，類似指針的技術還是必不可少的。這里底層的Unsafe實現就是最好的例子。但是很不幸，JDK的開發人員并不希望大家使用這個類。獲得Unsafe實例的方法是調動其工廠方法getUnsafe()。但是，它的實現卻是這樣：
public static Unsafe getUnsafe() {
Class cc = Reflection.getCallerClass();
if (cc.getClassLoader() != null)
throw new SecurityException(“Unsafe”);
return theUnsafe;
}

注意加粗部分的代碼，它會檢查調用getUnsafe()函數的類，如果這個類的ClassLoader不為null，就直接拋出異常，拒絕工作。因此，這也使得我們自己的應用程序無法直接使用Unsafe類。它是一個JDK內部使用的專屬類。
注意：根據Java 類加載器的工作原理，應用程序的類由App Loader加載。而系統核心類，如rt.jar中的類由Bootstrap類加載器加載。Bootstrap加載器沒有Java對象的對象，因此試圖獲得這個類加載器會返回null。所以，當一個類的類加載器為null時，說明它是由Bootstrap加載的，而這個類也極有可能是rt.jar中的類。
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