并發(fā)作為 Java 中非常重要的一部分，其內(nèi)部大量使用了 Unsafe 類(lèi)，它為 java.util.concurrent 包中的類(lèi)提供了底層支持。然而 Unsafe 并不是 JDK 的標(biāo)準(zhǔn)，它是 Sun?的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，存在于 sun.misc 包中，在 Oracle 發(fā)行的 JDK 中并不包含其源代碼。

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Unsafe 提供兩個(gè)功能：

• 繞過(guò) JVM 直接修改內(nèi)存（對(duì)象）

• 使用硬件 CPU 指令實(shí)現(xiàn) CAS 原子操作

雖然我們?cè)谝话愕牟l(fā)編程中不會(huì)直接用到 Unsafe，但是很多 Java 基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù)與諸如?Netty、Cassandra 和?Kafka 等高性能庫(kù)都采用它，它在提升 Java 運(yùn)行效率、增強(qiáng) Java 語(yǔ)言底層操作能力方面起了很大作用。筆者覺(jué)得了解一個(gè)使用如此廣泛的庫(kù)還是很有必要的。本文將深入到 Unsafe 的源碼，分析一下它的邏輯。

本文使用 OpenJDK（jdk8-b120）中 Unsafe 的源碼，Unsafe 的實(shí)現(xiàn)是和虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)相關(guān)的，不同的虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)，它們的對(duì)象結(jié)構(gòu)可能不一樣，這個(gè) Unsafe 只能用于 Hotspot 虛擬機(jī)。

上源碼

Unsafe 為調(diào)用者提供執(zhí)行非安全操作的能力，由于返回的 Unsafe 對(duì)象可以讀寫(xiě)任意的內(nèi)存地址數(shù)據(jù)，調(diào)用者應(yīng)該小心謹(jǐn)慎的使用改對(duì)象，一定不用把它傳遞到非信任代碼。該類(lèi)的大部分方法都是非常底層的操作，并牽涉到一小部分典型的機(jī)器都包含的硬件指令，編譯器可以對(duì)這些進(jìn)行優(yōu)化。

public?final?class?Unsafe?{????private?static?native?void?registerNatives();????static?{
????????registerNatives();
????????sun.reflect.Reflection.registerMethodsToFilter(Unsafe.class,?"getUnsafe");
????}????private?Unsafe()?{}????private?static?final?Unsafe?theUnsafe?=?new?Unsafe();????@CallerSensitive
????public?static?Unsafe?getUnsafe()?{
????????Class<?>?caller?=?Reflection.getCallerClass();????????if?(!VM.isSystemDomainLoader(caller.getClassLoader()))????????????throw?new?SecurityException("Unsafe");????????return?theUnsafe;
????}
????......
}

上面的代碼包含如下功能：

• 本地靜態(tài)方法：registerNatives()，該方法會(huì)在靜態(tài)塊中執(zhí)行

• 私有構(gòu)造函數(shù)：該類(lèi)實(shí)例是單例的，不能實(shí)例化，可以通過(guò) getUnsafe() 方法獲取實(shí)例

• 靜態(tài)單例方法：getUnsafe()，獲取實(shí)例

• 靜態(tài)塊：包含初始化的注冊(cè)功能

要使用此類(lèi)必須獲得其實(shí)例，獲得實(shí)例的方法是 getUnsafe()，那就先看看這個(gè)方法。

getUnsafe()?方法包含一個(gè)注釋 @CallerSensitive，說(shuō)明該方法不是誰(shuí)都可以調(diào)用的。如果調(diào)用者不是由系統(tǒng)類(lèi)加載器（bootstrap classloader）加載，則將拋出 SecurityException，所以默認(rèn)情況下，應(yīng)用代碼調(diào)用此方法將拋出異常。我們的代碼要想通過(guò) getUnsafe() 獲取實(shí)例是不可能的了，不過(guò)可通過(guò)反射獲取 Unsafe 實(shí)例：

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

此處通過(guò)反射獲取類(lèi)的靜態(tài)字段，這樣就繞過(guò)了 getUnsafe() 的安全限制。

也可以通過(guò)反射獲取構(gòu)造方法再實(shí)例化，但這樣違法了該類(lèi)單例的原則，并且在使用上可能會(huì)有其它問(wèn)題，所以不建議這樣做。

?

再來(lái)看看如何獲取指定變量的值：

public?native?int?getInt(Object?o,?long?offset);

獲取指定對(duì)象中指定偏移量的字段或數(shù)組元素的值，參數(shù) o 是變量關(guān)聯(lián)的 Java 堆對(duì)象，如果指定的對(duì)象為 null，則獲取內(nèi)存中該地址的值（即 offset 為內(nèi)存絕對(duì)地址）。

如果不符合以下任意條件，則該方法返回的值是不確定的：

• offset 通過(guò) objectFieldOffset 方法獲取的類(lèi)的某一字段的偏移量，并且關(guān)聯(lián)的對(duì)象 o 是該類(lèi)的兼容對(duì)象（對(duì)象 o 所在的類(lèi)必須是該類(lèi)或該類(lèi)的子類(lèi)）

• offset 通過(guò) staticFieldOffset 方法獲取的類(lèi)的某一字段的偏移量，o 是通過(guò) staticFieldBase 方法獲取的對(duì)象

• 如果 o 引用的是數(shù)組，則 offset 的值為 B+N*S，其中 N 是數(shù)組的合法下標(biāo)，B 是通過(guò) arrayBaseOffset 方法從該數(shù)組類(lèi)獲取的，S 是通過(guò) arrayIndexScale 方法從該數(shù)組類(lèi)獲取的

如果以上任意條件符合，則調(diào)用者能獲取 Java 字段的引用，但是如果該字段的類(lèi)型和該方法返回的類(lèi)型不一致，則結(jié)果是不一定的，比如該字段是 short，但調(diào)用了 getInt 方法。

該方法通過(guò)兩個(gè)參數(shù)引用一個(gè)變量，它為 Java 變量提供 double-register 地址模型。如果引用的對(duì)象為 null，則該方法將 offset 當(dāng)作內(nèi)存絕對(duì)地址，就像 getInt(long)一樣，它為非 Java 變量提供 single-register 地址模型，然而 Java 變量的內(nèi)存布局可能和非 Java 變量的內(nèi)存布局不同，不應(yīng)該假設(shè)這兩種地址模型是相等的。同時(shí)，應(yīng)該記住 double-register 地址模型的偏移量不應(yīng)該和 single-register 地址模型中的地址（long 參數(shù)）混淆。

?

再看條件中提到的幾個(gè)相關(guān)方法：

public?native?long?objectFieldOffset(Field?f);public?native?Object?staticFieldBase(Field?f);public?native?long?staticFieldOffset(Field?f);public?native?int?arrayBaseOffset(Class?arrayClass);public?native?int?arrayIndexScale(Class?arrayClass);

這幾個(gè)方法分別是獲取靜態(tài)字段、非靜態(tài)字段與數(shù)組字段的一些信息。

objectFieldOffset

很難想象 JVM 需要使用這么多比特位來(lái)編碼非數(shù)組對(duì)象的偏移量，為了和該類(lèi)的其它方法保持一致，所以該方法也返回 long 類(lèi)型。

staticFieldBase

獲取指定靜態(tài)字段的位置，和 staticFieldOffset 一起使用。獲取該靜態(tài)字段所在的“對(duì)象”可通過(guò)類(lèi)似 getInt(Object,long)的方法訪問(wèn)。

staticFieldOffset

返回給定的字段在該類(lèi)的偏移地址。對(duì)于任何給定的字段，該方法總是返回相同的值，同一個(gè)類(lèi)的不同字段總是返回不同的值。從 1.4.1 開(kāi)始，字段的偏移以 long 表示，雖然 Sun 的 JVM 只使用了 32 位，但是那些將靜態(tài)字段存儲(chǔ)到絕對(duì)地址的 JVM 實(shí)現(xiàn)需要使用 long 類(lèi)型的偏移量，通過(guò) getXX(null,long) 獲取字段值，為了保持代碼遷移到 64 位平臺(tái)上 JVM 的優(yōu)良性，必須保持靜態(tài)字段偏移量的所有比。

arrayBaseOffset

返回給定數(shù)組類(lèi)第一個(gè)元素在內(nèi)存中的偏移量。如果 arrayIndexScale 方法返回非 0 值，要獲得訪問(wèn)數(shù)組元素的新的偏移量，則需要使用 s。

arrayIndexScale

返回給定數(shù)組類(lèi)的每個(gè)元素在內(nèi)存中的 scale(所占用的字節(jié))。然而對(duì)于“narrow”類(lèi)型的數(shù)組，類(lèi)似 getByte(Object, int)的訪問(wèn)方法一般不會(huì)獲得正確的結(jié)果，所以這些類(lèi)返回的 scale 會(huì)是 0。

下邊用代碼解釋?zhuān)?/p>

public?class?MyObj?{????int?objField=10;????static?int?clsField=10;????int[]?array={10,20,30,40,50};????static?Unsafe?U;????static?{????????try?{
????????????init();
????????}?catch?(NoSuchFieldException?e)?{
????????????e.printStackTrace();
????????}?catch?(IllegalAccessException?e)?{
????????????e.printStackTrace();
????????}
????}????public?static?void?init()?throws?NoSuchFieldException,?IllegalAccessException?{
????????Field?f=?Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
????????f.setAccessible(true);
????????U=?(Unsafe)?f.get(null);
????}
????......
}

定義一個(gè)類(lèi)包含成員變量 objField、類(lèi)變量 clsField、成員數(shù)組 array 用于實(shí)驗(yàn)。要獲取正確的結(jié)果，必須滿(mǎn)足注釋里的三個(gè)條件之一：

1、offset 通過(guò) objectFieldOffset 方法獲取的類(lèi)的某一字段的偏移量，并且關(guān)聯(lián)的對(duì)象 o 是該類(lèi)的兼容對(duì)象(對(duì)象 o 所在的類(lèi)必須是該類(lèi)或該類(lèi)的子類(lèi))

public?class?MyObjChild?extends?MyObj?{????int?anthor;
}

????static?void?getObjFieldVal()?throws?NoSuchFieldException?{
????????Field?field=MyObj.class.getDeclaredField("objField");????????long?offset=?U.objectFieldOffset(field);
????????MyObj?obj=new?MyObj();????????int?val=?U.getInt(obj,offset);
????????System.out.println("1.\t"+(val==10));

????????MyObjChild?child=new?MyObjChild();????????int?corVal1=?U.getInt(child,offset);
????????System.out.println("2.\t"+(corVal1==10));

????????Field?fieldChild=MyObj.class.getDeclaredField("objField");????????long?offsetChild=?U.objectFieldOffset(fieldChild);
????????System.out.println("3.\t"+(offset==offsetChild));????????int?corVal2=?U.getInt(obj,offsetChild);
????????System.out.println("4.\t"+(corVal2==10));????????short?errVal1=U.getShort(obj,offset);
????????System.out.println("5.\t"+(errVal1==10));????????int?errVal2=U.getInt("abcd",offset);
????????System.out.println("6.\t"+errVal2);

????}

輸出結(jié)果為：

truetruetruetruetrue-223271518

• 第一個(gè)參數(shù) o 和 offset 都是從 MyObj 獲取的，所以返回 true。

• 第二個(gè)參數(shù) o 是 MyObjChild 的實(shí)例，MyObjChild 是 MyObj 的子類(lèi)，對(duì)象 o 是 MyObj 的兼容實(shí)例，所以返回 true。這從側(cè)面說(shuō)明在虛擬機(jī)中子類(lèi)的實(shí)例的內(nèi)存結(jié)構(gòu)繼承了父類(lèi)的實(shí)例的內(nèi)存結(jié)構(gòu)。

• 第三個(gè)比較子類(lèi)和父類(lèi)中獲取的字段偏移量是否相同，返回 true 說(shuō)明是一樣的，既然是一樣的，第四個(gè)自然就返回 true。

這里重點(diǎn)說(shuō)一下第五個(gè)，objField 是一個(gè) int 類(lèi)型，占四個(gè)字節(jié)，其值為 10，二進(jìn)制為 00000000 00000000 00000000 00001010。Intel 處理器讀取內(nèi)存使用的是小端（Little-Endian）模式，在使用 Intel 處理器的機(jī)器的內(nèi)存中多字節(jié)類(lèi)型是按小端存儲(chǔ)的，即低位在內(nèi)存的低字節(jié)存儲(chǔ)，高位在內(nèi)存的高字節(jié)存儲(chǔ)，所以 int 10 在內(nèi)存中是（offset 0-3）?00001010 00000000 00000000 00000000。使用 getShort 會(huì)讀取兩個(gè)字節(jié)，即 00001010 00000000，獲取的值仍為 10。

但是某些處理器是使用大端（Big-Endian），如 ARM 支持小端和大端，使用此處理器的機(jī)器的內(nèi)存就會(huì)按大端存儲(chǔ)多字節(jié)類(lèi)型，與小端相反，此模式下低位在內(nèi)存的高字節(jié)存儲(chǔ)，高位在內(nèi)存的低字節(jié)存儲(chǔ)，所以 int 10 在內(nèi)存中是（offset 0-3）00000000 00000000 00000000 00001010。在這種情況下，getShort 獲取的值將會(huì)是 0。

不同的機(jī)器可能產(chǎn)生不一樣的結(jié)果，基于此情況，如果字段是 int 類(lèi)型，但需要一個(gè) short 類(lèi)型，也不應(yīng)該調(diào)用 getShort，而應(yīng)該調(diào)用 getInt，然后強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成 short。此外，如果調(diào)用 getLong，該方法返回的值一定不是 10。就像方法注釋所說(shuō)，調(diào)用該類(lèi)型方法時(shí)，要保證方法的返回值和字段的值是同一種類(lèi)型。

第五個(gè)測(cè)試獲取非 MyObj 實(shí)例的偏移位置的值，這種情況下代碼本身并不會(huì)報(bào)錯(cuò)，但獲取到的值并非該字段的值（未定義的值）

2、offset 通過(guò) staticFieldOffset 方法獲取的類(lèi)的某一字段的偏移量，o 是通過(guò) staticFieldBase 方法獲取的對(duì)象

????static?void?getClsFieldVal()?throws?NoSuchFieldException?{
????????Field?field=MyObj.class.getDeclaredField("clsField");????????long?offset=?U.staticFieldOffset(field);
????????Object?obj=U.staticFieldBase(field);????????int?val1=U.getInt(MyObj.class,offset);
????????System.out.println("1.\t"+(val1==10));????????int?val2=U.getInt(obj,offset);
????????System.out.println("2.\t"+(val2==10));

????}

輸出結(jié)果：

truetrue

獲取靜態(tài)字段的值，有兩個(gè)方法：staticFieldBase 獲取字段所在的對(duì)象，靜態(tài)字段附著于 Class 本身（java.lang.Class 的實(shí)例），該方法返回的其實(shí)就是該類(lèi)本身，本例中是 MyObj.class。

3、如果 o 引用的是數(shù)組，則 offset 的值為 B+N*S，其中 N 是數(shù)組的合法的下標(biāo)，B 是通過(guò) arrayBaseOffset 方法從該數(shù)組類(lèi)獲取的，S 是通過(guò) arrayIndexScale 方法從該數(shù)組類(lèi)獲取的

????static?void?getArrayVal(int?index,int?expectedVal)?throws?NoSuchFieldException?{????????int?base=U.arrayBaseOffset(int[].class);????????int?scale=U.arrayIndexScale(int[].class);
????????MyObj?obj=new?MyObj();
????????Field?field=MyObj.class.getDeclaredField("array");????????long?offset=?U.objectFieldOffset(field);????????int[]?array=?(int[])?U.getObject(obj,offset);????????int?val1=U.getInt(array,(long)base+index*scale);
????????System.out.println("1.\t"+(val1==expectedVal));????????int?val2=U.getInt(obj.array,(long)base+index*scale);
????????System.out.println("2.\t"+(val2==expectedVal));
????}

getArrayVal(2,30);

輸出結(jié)果：

truetrue

獲取數(shù)組的值以及獲取數(shù)組中某下標(biāo)的值。獲取數(shù)組某一下標(biāo)的偏移量有一個(gè)計(jì)算公式 B+N*S，B 是數(shù)組元素在數(shù)組中的基準(zhǔn)偏移量，S 是每個(gè)元素占用的字節(jié)數(shù)，N 是數(shù)組元素的下標(biāo)。

有個(gè)要注意的地方，上面例子中方法內(nèi)的數(shù)組的 offset 和 base 是兩個(gè)完全不同的偏移量，offset 是數(shù)組 array 在對(duì)象 obj 中的偏移量，base 是數(shù)組元素在數(shù)組中的基準(zhǔn)偏移量，這兩個(gè)值沒(méi)有任何聯(lián)系，不能通過(guò) offset 推導(dǎo)出 base。

getInt 的參數(shù) o 可以是 null，在這種情況下，其和方法 getInt(long) 就是一樣的了，offset 就不是表示相對(duì)的偏移地址了，而是表示內(nèi)存中的絕對(duì)地址。操作系統(tǒng)中，一個(gè)進(jìn)程是不能訪問(wèn)其他進(jìn)程的內(nèi)存的，所以傳入 getInt 中的絕對(duì)地址必須是當(dāng)前 JVM 管理的內(nèi)存地址，否則進(jìn)程會(huì)退出。

?

下一個(gè)方法，將值存儲(chǔ)到 Java 變量中：

????public?native?void?putInt(Object?o,?long?offset,?int?x);

• 前兩個(gè)參數(shù)會(huì)被解釋成 Java 變量（字段或數(shù)組）的引用，

• 參數(shù)給定的值會(huì)被存儲(chǔ)到該變量，變量的類(lèi)型必須和方法參數(shù)的類(lèi)型一致

• 參數(shù) o 是變量關(guān)聯(lián)的 Java 堆對(duì)象，可以為 null

• 參數(shù) offset 代表該變量在該對(duì)象的位置，如果 o 是 null 則是內(nèi)存的絕對(duì)地址

修改指定位置的內(nèi)存，測(cè)試代碼：

????static?void?setObjFieldVal(int?val)?throws?NoSuchFieldException?{
????????Field?field=MyObj.class.getDeclaredField("objField");????????long?offset=?U.objectFieldOffset(field);
????????MyObj?obj=new?MyObj();
????????U.putInt(obj,offset,val);????????int?getVal=?U.getInt(obj,offset);
????????System.out.println(val==getVal);
????????U.putLong(obj,offset,val);
????????Field?fieldArray=MyObj.class.getDeclaredField("array");????????long?offsetArray=?U.objectFieldOffset(fieldArray);//????????int[]?array=?(int[])?U.getObject(obj,offsetArray);//????????for(int?i=0;i<array.length;i++){//????????????System.out.println(array[i]);//????????}

????}

objField 是 int 類(lèi)型，通過(guò) putInt 修改 objField 的值可以正常修改，結(jié)果打印 true。然后使用 putLong 修改 objField 的值，這個(gè)修改操作本身也不會(huì)報(bào)錯(cuò)，但是 objField 并不是 long 類(lèi)型，這樣修改會(huì)導(dǎo)致其它程序錯(cuò)誤，它不僅修改了 objField 的內(nèi)存值，還修改了 objField 之后四個(gè)字節(jié)的內(nèi)存值。

在這個(gè)例子中，objField 后面八個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)的是 array 字段所表示的數(shù)組對(duì)象的偏移位置，但是被修改了，如果后面的代碼嘗試訪問(wèn) array 字段就會(huì)出錯(cuò)。修改其它字段（array、clsField）也是一樣的，只要按之前的方法獲取字段的偏移位置，使用與字段類(lèi)型一致的 put 方法就可以。

下面的方法都是差不多的，只是針對(duì)不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型或者兼容 1.4 的字節(jié)碼：

????public?native?void?putObject(Object?o,?long?offset,?Object?x);????public?native?boolean?getBoolean(Object?o,?long?offset);????public?native?void????putBoolean(Object?o,?long?offset,?boolean?x);????public?native?byte????getByte(Object?o,?long?offset);????public?native?void????putByte(Object?o,?long?offset,?byte?x);????public?native?short???getShort(Object?o,?long?offset);?
????public?native?void????putShort(Object?o,?long?offset,?short?x);????public?native?char????getChar(Object?o,?long?offset);????public?native?void????putChar(Object?o,?long?offset,?char?x);????public?native?long????getLong(Object?o,?long?offset);????public?native?void????putLong(Object?o,?long?offset,?long?x);????public?native?float???getFloat(Object?o,?long?offset);????public?native?void????putFloat(Object?o,?long?offset,?float?x);????public?native?double??getDouble(Object?o,?long?offset);????public?native?void????putDouble(Object?o,?long?offset,?double?x);????@Deprecated
????public?int?getInt(Object?o,?int?offset)?{????????return?getInt(o,?(long)offset);
????}???
????@Deprecated
????public?void?putInt(Object?o,?int?offset,?int?x)?{
????????putInt(o,?(long)offset,?x);
????}???
????@Deprecated
????public?Object?getObject(Object?o,?int?offset)?{????????return?getObject(o,?(long)offset);
????}???
????@Deprecated
????public?void?putObject(Object?o,?int?offset,?Object?x)?{
????????putObject(o,?(long)offset,?x);
????}????
????@Deprecated
????public?boolean?getBoolean(Object?o,?int?offset)?{????????return?getBoolean(o,?(long)offset);
????}???
????@Deprecated
????public?void?putBoolean(Object?o,?int?offset,?boolean?x)?{
????????putBoolean(o,?(long)offset,?x);
????}????
????@Deprecated
????public?byte?getByte(Object?o,?int?offset)?{????????return?getByte(o,?(long)offset);
????}????
????@Deprecated
????public?void?putByte(Object?o,?int?offset,?byte?x)?{
????????putByte(o,?(long)offset,?x);
????}????
????@Deprecated
????public?short?getShort(Object?o,?int?offset)?{????????return?getShort(o,?(long)offset);
????}???
????@Deprecated
????public?void?putShort(Object?o,?int?offset,?short?x)?{
????????putShort(o,?(long)offset,?x);
????}????
????@Deprecated
????public?char?getChar(Object?o,?int?offset)?{????????return?getChar(o,?(long)offset);
????}????
????@Deprecated
????public?void?putChar(Object?o,?int?offset,?char?x)?{
????????putChar(o,?(long)offset,?x);
????}????
????@Deprecated
????public?long?getLong(Object?o,?int?offset)?{????????return?getLong(o,?(long)offset);
????}????
????@Deprecated
????public?void?putLong(Object?o,?int?offset,?long?x)?{
????????putLong(o,?(long)offset,?x);
????}????
????@Deprecated
????public?float?getFloat(Object?o,?int?offset)?{????????return?getFloat(o,?(long)offset);
????}????
????@Deprecated
????public?void?putFloat(Object?o,?int?offset,?float?x)?{
????????putFloat(o,?(long)offset,?x);
????}????
????@Deprecated
????public?double?getDouble(Object?o,?int?offset)?{????????return?getDouble(o,?(long)offset);
????}????
????@Deprecated
????public?void?putDouble(Object?o,?int?offset,?double?x)?{
????????putDouble(o,?(long)offset,?x);
????}

下面的方法和上面的也類(lèi)似，只是這些方法只有一個(gè)參數(shù)，即內(nèi)存絕對(duì)地址，這些方法不需要 Java 對(duì)象地址作為基準(zhǔn)地址，所以它們可以作用于本地方法區(qū)：

????//獲取內(nèi)存地址的值，如果地址是?0?或者不是指向通過(guò)?allocateMemory?方法獲取的內(nèi)存塊，則結(jié)果是未知的
????
????public?native?byte????getByte(long?address);????//將一個(gè)值寫(xiě)入內(nèi)存，如果地址是?0?或者不是指向通過(guò)?allocateMemory?方法獲取的內(nèi)存塊，則結(jié)果是未知的

????public?native?void????putByte(long?address,?byte?x);????public?native?short???getShort(long?address);????public?native?void????putShort(long?address,?short?x);????public?native?char????getChar(long?address);????public?native?void????putChar(long?address,?char?x);????public?native?int?????getInt(long?address);????public?native?void????putInt(long?address,?int?x);????public?native?long????getLong(long?address);?
????public?native?void????putLong(long?address,?long?x);????public?native?float???getFloat(long?address);?
????public?native?void????putFloat(long?address,?float?x);??
????public?native?double??getDouble(long?address);??
????public?native?void????putDouble(long?address,?double?x);

這里提到一個(gè)方法 allocateMemory，它是用于分配本地內(nèi)存的?？纯春捅镜貎?nèi)存有關(guān)的幾個(gè)方法：

????///包裝malloc，realloc，free

????/**
?????*?分配指定大小的一塊本地內(nèi)存。分配的這塊內(nèi)存不會(huì)初始化，它們的內(nèi)容通常是沒(méi)用的數(shù)據(jù)
?????*?返回的本地指針不會(huì)是?0，并且該內(nèi)存塊是連續(xù)的。調(diào)用?freeMemory?方法可以釋放此內(nèi)存，調(diào)用
?????*?reallocateMemory?方法可以重新分配
?????*/
????public?native?long?allocateMemory(long?bytes);????/**
?????*?重新分配一塊指定大小的本地內(nèi)存，超出老內(nèi)存塊的字節(jié)不會(huì)被初始化，它們的內(nèi)容通常是沒(méi)用的數(shù)據(jù)
?????*?當(dāng)且僅當(dāng)請(qǐng)求的大小為?0?時(shí)，該方法返回的本地指針會(huì)是?0。
?????*?該內(nèi)存塊是連續(xù)的。調(diào)用?freeMemory?方法可以釋放此內(nèi)存，調(diào)用?reallocateMemory?方法可以重新分配
?????*?參數(shù)?address?可以是?null，這種情況下會(huì)分配新內(nèi)存(和?allocateMemory?一樣)
?????*/
????public?native?long?reallocateMemory(long?address,?long?bytes);????/**?
?????*?將給定的內(nèi)存塊的所有字節(jié)設(shè)置成固定的值(通常是?0)
?????*?該方法通過(guò)兩個(gè)參數(shù)確定內(nèi)存塊的基準(zhǔn)地址，就像在?getInt(Object,long)?中討論的，它提供了?double-register?地址模型
?????*?如果引用的對(duì)象是?null,?則?offset?會(huì)被當(dāng)成絕對(duì)基準(zhǔn)地址
?????*?該寫(xiě)入操作是按單元寫(xiě)入的，單元的字節(jié)大小由地址和長(zhǎng)度參數(shù)決定，每個(gè)單元的寫(xiě)入是原子性的。如果地址和長(zhǎng)度都是?8?的倍數(shù)，則一個(gè)單元為?long
?????*?型(一個(gè)單元?8?個(gè)字節(jié))；如果地址和長(zhǎng)度都是?4?的倍數(shù)，則一個(gè)單元為?int?型(一個(gè)單元?4?個(gè)字節(jié))；
?????*?如果地址和長(zhǎng)度都是?2?的倍數(shù)，則一個(gè)單元為?short?型(一個(gè)單元?2?個(gè)字節(jié))；
?????*/

????public?native?void?setMemory(Object?o,?long?offset,?long?bytes,?byte?value);????//將給定的內(nèi)存塊的所有字節(jié)設(shè)置成固定的值(通常是?0)
????//就像在?getInt(Object,long)?中討論的，該方法提供?single-register?地址模型

????public?void?setMemory(long?address,?long?bytes,?byte?value)?{
????????setMemory(null,?address,?bytes,?value);
????}????//復(fù)制指定內(nèi)存塊的字節(jié)到另一內(nèi)存塊
????//該方法的兩個(gè)基準(zhǔn)地址分別由兩個(gè)參數(shù)決定

????public?native?void?copyMemory(Object?srcBase,?long?srcOffset,
??????????????????????????????????Object?destBase,?long?destOffset,??????????????????????????????????long?bytes);????//復(fù)制指定內(nèi)存塊的字節(jié)到另一內(nèi)存塊，但使用?single-register?地址模型
?????
????public?void?copyMemory(long?srcAddress,?long?destAddress,?long?bytes)?{
????????copyMemory(null,?srcAddress,?null,?destAddress,?bytes);
????}????//釋放通過(guò)?allocateMemory?或者?reallocateMemory?獲取的內(nèi)存，如果參數(shù)?address?是?null，則不做任何處理

????public?native?void?freeMemory(long?address);

allocateMemory、reallocateMemory、freeMemory 與 setMemory 分別是對(duì) C 函數(shù) malloc、realloc、free 和 memset 的封裝，這樣該類(lèi)就提供了動(dòng)態(tài)獲取/釋放本地方法區(qū)內(nèi)存的功能。

• malloc 用于分配一個(gè)全新的未使用的連續(xù)內(nèi)存，但該內(nèi)存不會(huì)初始化，即不會(huì)被清零；

• realloc 用于內(nèi)存的縮容或擴(kuò)容，有兩個(gè)參數(shù)，從 malloc 返回的地址和要調(diào)整的大小，該函數(shù)和 malloc 一樣，不會(huì)初始化，它能保留之前放到內(nèi)存里的值，很適合用于擴(kuò)容；

• free 用于釋放內(nèi)存，該方法只有一個(gè)地址參數(shù)，那它如何知道要釋放多少個(gè)字節(jié)呢？其實(shí)在 malloc 分配內(nèi)存的時(shí)候會(huì)多分配 4 個(gè)字節(jié)用于存放該塊的長(zhǎng)度，比如 malloc(10) 其實(shí)會(huì)花費(fèi) 14 個(gè)字節(jié)。理論上講能分配的最大內(nèi)存是 4G（2^32-1）。在 hotspot 虛擬機(jī)的設(shè)計(jì)中，數(shù)組對(duì)象也有 4 個(gè)字節(jié)用于存放數(shù)組長(zhǎng)度，那么在 hotspot 中，數(shù)組的最大長(zhǎng)度就是 2^32-1，這樣 free 函數(shù)只要讀取前 4 個(gè)字節(jié)就知道要釋放多少內(nèi)存了（10+4）；

• memset? 一般用于初始化內(nèi)存，可以設(shè)置初始化內(nèi)存的值，一般初始值會(huì)設(shè)置成 0，即清零操作。

來(lái)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，申請(qǐng)內(nèi)存-寫(xiě)入內(nèi)存-讀取內(nèi)存-釋放內(nèi)存：

long?address=U.allocateMemory(10);
U.setMemory(address,10,(byte)1);/**
?*?1的二進(jìn)制碼為00000001，int為四個(gè)字節(jié)，U.getInt將讀取四個(gè)字節(jié)，
?*?讀取的字節(jié)為00000001?00000001?00000001?00000001
?*/int?i=0b00000001000000010000000100000001;
System.out.println(i==U.getInt(address));
U.freeMemory(address);

?

接下來(lái)看看獲取類(lèi)變量相關(guān)信息的幾個(gè)方法：

????///?random?queries
????///?隨機(jī)搜索，對(duì)象是放在一塊連續(xù)的內(nèi)存空間中，所以是支持隨機(jī)搜索的
????/**
?????*?staticFieldOffset，objectFieldOffset，arrayBaseOffset?方法的返回值不會(huì)是該常量(-1)
?????*/
????public?static?final?int?INVALID_FIELD_OFFSET???=?-1;????/**
?????*?返回字段的偏移量，32?字節(jié)
?????*?從?1.4.1?開(kāi)始，對(duì)于靜態(tài)字段，請(qǐng)使用?staticFieldOffset?方法，非靜態(tài)字段使用?objectFieldOffset?方法獲取
?????*/
????@Deprecated
????public?int?fieldOffset(Field?f)?{????????if?(Modifier.isStatic(f.getModifiers()))????????????return?(int)?staticFieldOffset(f);????????else
????????????return?(int)?objectFieldOffset(f);
????}????/**
?????*?返回用于訪問(wèn)靜態(tài)字段的基準(zhǔn)地址
?????*?從?1.4.1?開(kāi)始，要獲取訪問(wèn)指定字段的基準(zhǔn)地址，請(qǐng)使用?staticFieldBase(Field)
?????*?該方法僅能作用于把所有靜態(tài)字段放在一起的?JVM?實(shí)現(xiàn)
?????*/
????@Deprecated
????public?Object?staticFieldBase(Class<?>?c)?{
????????Field[]?fields?=?c.getDeclaredFields();????????for?(int?i?=?0;?i?<?fields.length;?i++)?{????????????if?(Modifier.isStatic(fields[i].getModifiers()))?{????????????????return?staticFieldBase(fields[i]);
????????????}
????????}????????return?null;
????}????/**
?????*?返回給定的字段在該類(lèi)的偏移地址
?????*
?????*?對(duì)于任何給定的字段，該方法總是返回相同的值；同一個(gè)類(lèi)的不同字段總是返回不同的值
?????*
?????*?從?1.4.1?開(kāi)始，字段的偏移以?long?表示，雖然?Sun?的?JVM?只使用了?32?位，但是那些將靜態(tài)字段存儲(chǔ)到絕對(duì)地址的?JVM?實(shí)現(xiàn)
?????*?需要使用?long?類(lèi)型的偏移量，通過(guò)?getXX(null,long)?獲取字段值，為了保持代碼遷移到?64?位平臺(tái)上?JVM?的優(yōu)良性，
?????*?必須保持靜態(tài)字段偏移量的所有比特位
?????*/
????public?native?long?staticFieldOffset(Field?f);????/**
?????*?很難想象?JVM?需要使用這么多比特位來(lái)編碼非數(shù)組對(duì)象的偏移量，它們只需要很少的比特位就可以了(有誰(shuí)看過(guò)有100個(gè)成員變量的類(lèi)么？
?????*?一個(gè)字節(jié)能表示?256?個(gè)成員變量)，
?????*?為了和該類(lèi)的其他方法保持一致，所以該方法也返回?long?類(lèi)型
?????*
?????*/
????public?native?long?objectFieldOffset(Field?f);????/**
?????*?獲取指定靜態(tài)字段的位置，和?staticFieldOffset?一起使用
?????*?獲取該靜態(tài)字段所在的"對(duì)象"，這個(gè)"對(duì)象"可通過(guò)類(lèi)似?getInt(Object,long)?的方法訪問(wèn)
?????*?該"對(duì)象"可能是?null，并且引用的可能是對(duì)象的"cookie"(此處cookie具體含義未知，沒(méi)有找到相關(guān)資料)，不保證是真正的對(duì)象，該"對(duì)象"只能當(dāng)作此類(lèi)中?put?和?get?方法的參數(shù)，
?????*?其他情況下不應(yīng)該使用它
?????*/
????public?native?Object?staticFieldBase(Field?f);????/**
?????*?檢查給定的類(lèi)是否需要初始化，它通常和?staticFieldBase?方法一起使用
?????*?只有當(dāng)?ensureClassInitialized?方法不產(chǎn)生任何影響時(shí)才會(huì)返回?false
?????*/
????public?native?boolean?shouldBeInitialized(Class<?>?c);????/**
?????*?確保給定的類(lèi)已被初始化，它通常和?staticFieldBase?方法一起使用
?????*/
????public?native?void?ensureClassInitialized(Class<?>?c);????/**
?????*?返回給定數(shù)組類(lèi)第一個(gè)元素在內(nèi)存中的偏移量，如果?arrayIndexScale?方法返回非0值，要獲得訪問(wèn)數(shù)組元素的新的偏移量，
?????*?需要使用?scale
?????*/
????public?native?int?arrayBaseOffset(Class<?>?arrayClass);????/**?The?value?of?{@code?arrayBaseOffset(boolean[].class)}?*/
????public?static?final?int?ARRAY_BOOLEAN_BASE_OFFSET
????????????=?theUnsafe.arrayBaseOffset(boolean[].class);????/**?The?value?of?{@code?arrayBaseOffset(byte[].class)}?*/
????public?static?final?int?ARRAY_BYTE_BASE_OFFSET
????????????=?theUnsafe.arrayBaseOffset(byte[].class);????/**?The?value?of?{@code?arrayBaseOffset(short[].class)}?*/
????public?static?final?int?ARRAY_SHORT_BASE_OFFSET
????????????=?theUnsafe.arrayBaseOffset(short[].class);????/**?The?value?of?{@code?arrayBaseOffset(char[].class)}?*/
????public?static?final?int?ARRAY_CHAR_BASE_OFFSET
????????????=?theUnsafe.arrayBaseOffset(char[].class);????/**?The?value?of?{@code?arrayBaseOffset(int[].class)}?*/
????public?static?final?int?ARRAY_INT_BASE_OFFSET
????????????=?theUnsafe.arrayBaseOffset(int[].class);????/**?The?value?of?{@code?arrayBaseOffset(long[].class)}?*/
????public?static?final?int?ARRAY_LONG_BASE_OFFSET
????????????=?theUnsafe.arrayBaseOffset(long[].class);????/**?The?value?of?{@code?arrayBaseOffset(float[].class)}?*/
????public?static?final?int?ARRAY_FLOAT_BASE_OFFSET
????????????=?theUnsafe.arrayBaseOffset(float[].class);????/**?The?value?of?{@code?arrayBaseOffset(double[].class)}?*/
????public?static?final?int?ARRAY_DOUBLE_BASE_OFFSET
????????????=?theUnsafe.arrayBaseOffset(double[].class);????/**?The?value?of?{@code?arrayBaseOffset(Object[].class)}?*/
????public?static?final?int?ARRAY_OBJECT_BASE_OFFSET
????????????=?theUnsafe.arrayBaseOffset(Object[].class);????/**
?????*?返回給定數(shù)組類(lèi)的每個(gè)元素在內(nèi)存中的?scale(所占用的字節(jié))。然而對(duì)于"narrow"類(lèi)型的數(shù)組，類(lèi)似?getByte(Object,?int)?的訪問(wèn)方法
?????*?一般不會(huì)獲得正確的結(jié)果，所以這些類(lèi)返回的?scale?會(huì)是?0
?????*?(本人水平有限，此處narrow類(lèi)型不知道具體含義，不了解什么時(shí)候此方法會(huì)返回0)
?????*/
????public?native?int?arrayIndexScale(Class<?>?arrayClass);????/**?The?value?of?{@code?arrayIndexScale(boolean[].class)}?*/
????public?static?final?int?ARRAY_BOOLEAN_INDEX_SCALE
????????????=?theUnsafe.arrayIndexScale(boolean[].class);????/**?The?value?of?{@code?arrayIndexScale(byte[].class)}?*/
????public?static?final?int?ARRAY_BYTE_INDEX_SCALE
????????????=?theUnsafe.arrayIndexScale(byte[].class);????/**?The?value?of?{@code?arrayIndexScale(short[].class)}?*/
????public?static?final?int?ARRAY_SHORT_INDEX_SCALE
????????????=?theUnsafe.arrayIndexScale(short[].class);????/**?The?value?of?{@code?arrayIndexScale(char[].class)}?*/
????public?static?final?int?ARRAY_CHAR_INDEX_SCALE
????????????=?theUnsafe.arrayIndexScale(char[].class);????/**?The?value?of?{@code?arrayIndexScale(int[].class)}?*/
????public?static?final?int?ARRAY_INT_INDEX_SCALE
????????????=?theUnsafe.arrayIndexScale(int[].class);????/**?The?value?of?{@code?arrayIndexScale(long[].class)}?*/
????public?static?final?int?ARRAY_LONG_INDEX_SCALE
????????????=?theUnsafe.arrayIndexScale(long[].class);????/**?The?value?of?{@code?arrayIndexScale(float[].class)}?*/
????public?static?final?int?ARRAY_FLOAT_INDEX_SCALE
????????????=?theUnsafe.arrayIndexScale(float[].class);????/**?The?value?of?{@code?arrayIndexScale(double[].class)}?*/
????public?static?final?int?ARRAY_DOUBLE_INDEX_SCALE
????????????=?theUnsafe.arrayIndexScale(double[].class);????/**?The?value?of?{@code?arrayIndexScale(Object[].class)}?*/
????public?static?final?int?ARRAY_OBJECT_INDEX_SCALE
????????????=?theUnsafe.arrayIndexScale(Object[].class);

上面的一些方法之前已經(jīng)提到過(guò)，注釋也說(shuō)的比較明白, 說(shuō)一下 shouldBeInitialized 和 ensureClassInitialized，shouldBeInitialized 判斷類(lèi)是否已初始化，ensureClassInitialized 執(zhí)行初始化。有個(gè)概念需要了解，虛擬機(jī)加載類(lèi)包括加載和鏈接階段，加載階段只是把類(lèi)加載進(jìn)內(nèi)存，鏈接階段會(huì)驗(yàn)證加載的代碼的合法性，并初始化靜態(tài)字段和靜態(tài)塊；shouldBeInitialized 就是檢查鏈接階段有沒(méi)有執(zhí)行。

????static?void?clsInitialized()?throws?NoSuchFieldException?{
????????System.out.println(U.shouldBeInitialized(MyObj.class));
????????System.out.println(U.shouldBeInitialized(MyObjChild.class));
????????U.ensureClassInitialized(MyObjChild.class);
????????System.out.println(U.shouldBeInitialized(MyObjChild.class));
????}

public?class?MyObjChild?extends?MyObj?{????static?int?f1=1;????final?static?int?f2=1;????static?{
????????f1=2;
????????System.out.println("MyObjChild?init");
????}
}

輸出：

false?true?MyObjChild?init?
false

第一行輸出 false 是因?yàn)槲疫@個(gè)代碼（包括 main 方法）是在 MyObj 類(lèi)里寫(xiě)的，執(zhí)行 main 的時(shí)候，MyObj 已經(jīng)加載并初始化了。調(diào)用 U.shouldBeInitialized(MyObjChild.class) 只會(huì)加載 MyObjChild.class，但不會(huì)初始化，執(zhí)行 ensureClassInitialized 才會(huì)初始化。

????static?void?clsInitialized2()?throws?NoSuchFieldException?{
????????Field?f1=MyObjChild.class.getDeclaredField("f1");
????????Field?f2=MyObjChild.class.getDeclaredField("f2");????????long?f1Offset=?U.staticFieldOffset(f1);????????long?f2Offset=?U.staticFieldOffset(f2);????????int?f1Val=U.getInt(MyObjChild.class,f1Offset);????????int?f2Val=U.getInt(MyObjChild.class,f2Offset);
????????System.out.println("1.\t"+(f1Val==0));
????????System.out.println("2.\t"+(f2Val==1));
????????U.ensureClassInitialized(MyObjChild.class);
????????f1Val=U.getInt(MyObjChild.class,f1Offset);
????????System.out.println("3.\t"+(f1Val==2));
????}

輸出：

1.true2.true?MyObjChild?init3.true

f1 是 static int，f2 是 final static int，因?yàn)?f2 是 final，它的值在編譯期就決定了，存放在類(lèi)的常量表里，所以即使還沒(méi)有初始化它的值就是 1。

?

????/**
?????*?獲取本地指針?biāo)加玫淖止?jié)大小，值為?4?或者?8。其他基本類(lèi)型的大小由其內(nèi)容決定
?????*/
????public?native?int?addressSize();????/**?The?value?of?{@code?addressSize()}?*/
????public?static?final?int?ADDRESS_SIZE?=?theUnsafe.addressSize();????/**
?????*?本地內(nèi)存頁(yè)大小，值為?2?的?N?次方
?????*/
????public?native?int?pageSize();

addressSize 返回指針的大小，32 位虛擬機(jī)返回 4，64 位虛擬機(jī)默認(rèn)返回 8，開(kāi)啟指針壓縮功能（-XX:-UseCompressedOops）則返回 4?；绢?lèi)型不是用指針表示的，它是直接存儲(chǔ)的值。一般情況下，我們會(huì)說(shuō)在 Java 中，基本類(lèi)型是值傳遞，對(duì)象是引用傳遞。Java 官方的表述是在任何情況下 Java 都是值傳遞?；绢?lèi)型是傳遞值本身，對(duì)象類(lèi)型是傳遞指針的值。

?

????///?random?trusted?operations?from?JNI:
????///?JNI信任的操作
????/**
?????*?告訴虛擬機(jī)定義一個(gè)類(lèi)，加載類(lèi)不做安全檢查，默認(rèn)情況下，參數(shù)類(lèi)加載器(ClassLoader)和保護(hù)域(ProtectionDomain)來(lái)自調(diào)用者類(lèi)
?????*/
????public?native?Class<?>?defineClass(String?name,?byte[]?b,?int?off,?int?len,
???????????????????????????????????????ClassLoader?loader,
???????????????????????????????????????ProtectionDomain?protectionDomain);????/**
?????*?定義一個(gè)匿名類(lèi)，這里說(shuō)的和我們代碼里寫(xiě)的匿名內(nèi)部類(lèi)不是一個(gè)東西。
?????*?(可以參考知乎上的一個(gè)問(wèn)答?https://www.zhihu.com/question/51132462)
?????*/
????public?native?Class<?>?defineAnonymousClass(Class<?>?hostClass,?byte[]?data,?Object[]?cpPatches);????/**?
?????*?分配實(shí)例的內(nèi)存空間，但不會(huì)執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)。如果沒(méi)有執(zhí)行初始化，則會(huì)執(zhí)行初始化
?????*/
????public?native?Object?allocateInstance(Class<?>?cls)
????????????throws?InstantiationException;????/**?Lock?the?object.??It?must?get?unlocked?via?{@link?#monitorExit}.
?????*
?????*?獲取對(duì)象內(nèi)置鎖(即?synchronized?關(guān)鍵字獲取的鎖)，必須通過(guò)?monitorExit?方法釋放鎖
?????*?(synchronized?代碼塊在編譯后會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)指令:monitorenter,monitorexit)
?????*/
????public?native?void?monitorEnter(Object?o);????/**
?????*?Unlock?the?object.??It?must?have?been?locked?via?{@link
?????*?#monitorEnter}.
?????*?釋放鎖
?????*/
????public?native?void?monitorExit(Object?o);????/**
?????*?嘗試獲取對(duì)象內(nèi)置鎖，通過(guò)返回?true?和?false?表示是否成功獲取鎖
?????*/
????public?native?boolean?tryMonitorEnter(Object?o);????/**?Throw?the?exception?without?telling?the?verifier.
?????*?不通知驗(yàn)證器(verifier)直接拋出異常(此處?verifier?具體含義未知，沒(méi)有找到相關(guān)資料)
?????*/
????public?native?void?throwException(Throwable?ee);

allocateInstance 方法的測(cè)試

public?class?MyObjChild?extends?MyObj?{????static?int?f1=1;????int?f2=1;????static?{
????????f1=2;
????????System.out.println("MyObjChild?init");
????}????public?MyObjChild(){
????????f2=2;
????????System.out.println("run?construct");
????}
}

???static?void?clsInitialized3()?throws?InstantiationException?{
????????MyObjChild?myObj=?(MyObjChild)?U.allocateInstance(MyObjChild.class);
????????System.out.println("1.\t"+(MyObjChild.f1==2));
????????System.out.println("1.\t"+(myObj.f2==0));
????}

輸出：

MyObjChild?init1.true2.true

可以看到分配對(duì)象的時(shí)候只執(zhí)行了類(lèi)的初始化代碼，沒(méi)有執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)。

?

來(lái)看看最重要的 CAS 方法

????/**
?????*?Atomically?update?Java?variable?to?<tt>x</tt>?if?it?is?currently
?????*?holding?<tt>expected</tt>.
?????*?@return?<tt>true</tt>?if?successful
?????*
?????*?如果變量的值為預(yù)期值，則更新變量的值，該操作為原子操作
?????*?如果修改成功則返回true
?????*/
????public?final?native?boolean?compareAndSwapObject(Object?o,?long?offset,
?????????????????????????????????????????????????????Object?expected,
?????????????????????????????????????????????????????Object?x);????/**
?????*?Atomically?update?Java?variable?to?<tt>x</tt>?if?it?is?currently
?????*?holding?<tt>expected</tt>.
?????*?@return?<tt>true</tt>?if?successful
?????*/
????public?final?native?boolean?compareAndSwapInt(Object?o,?long?offset,??????????????????????????????????????????????????int?expected,??????????????????????????????????????????????????int?x);????/**
?????*?Atomically?update?Java?variable?to?<tt>x</tt>?if?it?is?currently
?????*?holding?<tt>expected</tt>.
?????*?@return?<tt>true</tt>?if?successful
?????*/
????public?final?native?boolean?compareAndSwapLong(Object?o,?long?offset,???????????????????????????????????????????????????long?expected,???????????????????????????????????????????????????long?x);

這幾個(gè)方法應(yīng)該是最常用的方法了，用于實(shí)現(xiàn)原子性的 CAS 操作，這些操作可以避免加鎖，一般情況下，性能會(huì)更好， java.util.concurrent 包下很多類(lèi)就是用的這些 CAS 操作而沒(méi)有用鎖。

????static?void?cas()?throws?NoSuchFieldException?{
????????Field?field=MyObj.class.getDeclaredField("objField");????????long?offset=?U.objectFieldOffset(field);
????????MyObj?myObj=new?MyObj();
????????myObj.objField=1;
????????U.compareAndSwapInt(myObj,offset,0,2);
????????System.out.println("1.\t"+(myObj.objField==2));
????????U.compareAndSwapInt(myObj,offset,1,2);
????????System.out.println("2.\t"+(myObj.objField==2));
????}

輸出：

1.false2.true

?

????/**
?????*?獲取給定變量的引用值，該操作有?volatile?加載語(yǔ)意，其他方面和?getObject(Object,?long)?一樣
?????*/
????public?native?Object?getObjectVolatile(Object?o,?long?offset);????/**
?????*?將引用值寫(xiě)入給定的變量，該操作有?volatile?加載語(yǔ)意，其他方面和?putObject(Object,?long,?Object)?一樣
?????*/
????public?native?void????putObjectVolatile(Object?o,?long?offset,?Object?x);????/**?Volatile?version?of?{@link?#getInt(Object,?long)}??*/
????public?native?int?????getIntVolatile(Object?o,?long?offset);????/**?Volatile?version?of?{@link?#putInt(Object,?long,?int)}??*/
????public?native?void????putIntVolatile(Object?o,?long?offset,?int?x);????/**?Volatile?version?of?{@link?#getBoolean(Object,?long)}??*/
????public?native?boolean?getBooleanVolatile(Object?o,?long?offset);????/**?Volatile?version?of?{@link?#putBoolean(Object,?long,?boolean)}??*/
????public?native?void????putBooleanVolatile(Object?o,?long?offset,?boolean?x);????/**?Volatile?version?of?{@link?#getByte(Object,?long)}??*/
????public?native?byte????getByteVolatile(Object?o,?long?offset);????/**?Volatile?version?of?{@link?#putByte(Object,?long,?byte)}??*/
????public?native?void????putByteVolatile(Object?o,?long?offset,?byte?x);????/**?Volatile?version?of?{@link?#getShort(Object,?long)}??*/
????public?native?short???getShortVolatile(Object?o,?long?offset);????/**?Volatile?version?of?{@link?#putShort(Object,?long,?short)}??*/
????public?native?void????putShortVolatile(Object?o,?long?offset,?short?x);????/**?Volatile?version?of?{@link?#getChar(Object,?long)}??*/
????public?native?char????getCharVolatile(Object?o,?long?offset);????/**?Volatile?version?of?{@link?#putChar(Object,?long,?char)}??*/
????public?native?void????putCharVolatile(Object?o,?long?offset,?char?x);????/**?Volatile?version?of?{@link?#getLong(Object,?long)}??*/
????public?native?long????getLongVolatile(Object?o,?long?offset);????/**?Volatile?version?of?{@link?#putLong(Object,?long,?long)}??*/
????public?native?void????putLongVolatile(Object?o,?long?offset,?long?x);????/**?Volatile?version?of?{@link?#getFloat(Object,?long)}??*/
????public?native?float???getFloatVolatile(Object?o,?long?offset);????/**?Volatile?version?of?{@link?#putFloat(Object,?long,?float)}??*/
????public?native?void????putFloatVolatile(Object?o,?long?offset,?float?x);????/**?Volatile?version?of?{@link?#getDouble(Object,?long)}??*/
????public?native?double??getDoubleVolatile(Object?o,?long?offset);????/**?Volatile?version?of?{@link?#putDouble(Object,?long,?double)}??*/
????public?native?void????putDoubleVolatile(Object?o,?long?offset,?double?x);

這是具有 volatile 語(yǔ)意的 get 和 put方法。volatile 語(yǔ)意為保證不同線程之間的可見(jiàn)行，即一個(gè)線程修改一個(gè)變量之后，保證另一線程能觀測(cè)到此修改。這些方法可以使非 volatile 變量具有 volatile 語(yǔ)意。

?

????/**
?????*?putObjectVolatile(Object,?long,?Object)的另一個(gè)版本(有序的/延遲的)，它不保證其他線程能立即看到修改,
?????*?該方法通常只對(duì)底層為?volatile?的變量(或者?volatile?類(lèi)型的數(shù)組元素)有幫助
?????*/
????public?native?void????putOrderedObject(Object?o,?long?offset,?Object?x);????/**?Ordered/Lazy?version?of?{@link?#putIntVolatile(Object,?long,?int)}??*/
????public?native?void????putOrderedInt(Object?o,?long?offset,?int?x);????/**?Ordered/Lazy?version?of?{@link?#putLongVolatile(Object,?long,?long)}?*/
????public?native?void????putOrderedLong(Object?o,?long?offset,?long?x);

有三類(lèi)很相近的方法：putXx、putXxVolatile 與 putOrderedXx：

• putXx 只是寫(xiě)本線程緩存，不會(huì)將其它線程緩存置為失效，所以不能保證其它線程一定看到此次修改；

• putXxVolatile 相反，它可以保證其它線程一定看到此次修改；

• putOrderedXx 也不保證其它線程一定看到此次修改，但和 putXx 又有區(qū)別，它的注釋上有兩個(gè)關(guān)鍵字：順序性（Ordered）和延遲性（lazy），順序性是指不會(huì)發(fā)生重排序，延遲性是指其它線程不會(huì)立即看到此次修改，只有當(dāng)調(diào)用 putXxVolatile 使才能看到。

?

????/**
?????*?釋放當(dāng)前阻塞的線程。如果當(dāng)前線程沒(méi)有阻塞，則下一次調(diào)用?park?不會(huì)阻塞。這個(gè)操作是"非安全"的
?????*?是因?yàn)檎{(diào)用者必須通過(guò)某種方式保證該線程沒(méi)有被銷(xiāo)毀
?????*
?????*/
????public?native?void?unpark(Object?thread);????/**
?????*?阻塞當(dāng)前線程，當(dāng)發(fā)生如下情況時(shí)返回：
?????*?1、調(diào)用?unpark?方法
?????*?2、線程被中斷
?????*?3、時(shí)間過(guò)期
?????*?4、spuriously
?????*?該操作放在?Unsafe?類(lèi)里沒(méi)有其它意義，它可以放在其它的任何地方
?????*/
????public?native?void?park(boolean?isAbsolute,?long?time);

阻塞和釋放當(dāng)前線程，java.util.concurrent 中的鎖就是通過(guò)這兩個(gè)方法實(shí)現(xiàn)線程阻塞和釋放的。

?

????/**
?????*獲取一段時(shí)間內(nèi)，運(yùn)行的任務(wù)隊(duì)列分配到可用處理器的平均數(shù)(平常說(shuō)的?CPU?使用率)
?????*
?????*/
????public?native?int?getLoadAverage(double[]?loadavg,?int?nelems);

統(tǒng)計(jì) CPU 負(fù)載。

?

????//?The?following?contain?CAS-based?Java?implementations?used?on
????//?platforms?not?supporting?native?instructions
????//下面的方法包含基于?CAS?的?Java?實(shí)現(xiàn)，用于不支持本地指令的平臺(tái)
????/**
?????*?在給定的字段或數(shù)組元素的當(dāng)前值原子性的增加給定的值
?????*?@param?o?字段/元素所在的對(duì)象/數(shù)組
?????*?@param?offset?字段/元素的偏移
?????*?@param?delta?需要增加的值
?????*?@return?原值
?????*?@since?1.8
?????*/
????public?final?int?getAndAddInt(Object?o,?long?offset,?int?delta)?{????????int?v;????????do?{
????????????v?=?getIntVolatile(o,?offset);
????????}?while?(!compareAndSwapInt(o,?offset,?v,?v?+?delta));????????return?v;
????}????public?final?long?getAndAddLong(Object?o,?long?offset,?long?delta)?{????????long?v;????????do?{
????????????v?=?getLongVolatile(o,?offset);
????????}?while?(!compareAndSwapLong(o,?offset,?v,?v?+?delta));????????return?v;
????}????/**
?????*?將給定的字段或數(shù)組元素的當(dāng)前值原子性的替換給定的值
?????*?@param?o?字段/元素所在的對(duì)象/數(shù)組
?????*?@param?offset?field/element?offset
?????*?@param?newValue?新值
?????*?@return?原值
?????*?@since?1.8
?????*/
????public?final?int?getAndSetInt(Object?o,?long?offset,?int?newValue)?{????????int?v;????????do?{
????????????v?=?getIntVolatile(o,?offset);
????????}?while?(!compareAndSwapInt(o,?offset,?v,?newValue));????????return?v;
????}????public?final?long?getAndSetLong(Object?o,?long?offset,?long?newValue)?{????????long?v;????????do?{
????????????v?=?getLongVolatile(o,?offset);
????????}?while?(!compareAndSwapLong(o,?offset,?v,?newValue));????????return?v;
????}????public?final?Object?getAndSetObject(Object?o,?long?offset,?Object?newValue)?{
????????Object?v;????????do?{
????????????v?=?getObjectVolatile(o,?offset);
????????}?while?(!compareAndSwapObject(o,?offset,?v,?newValue));????????return?v;
????}

基于 CAS 的一些原子操作實(shí)現(xiàn)，也是比較常用的方法。

?

????//確保該欄桿前的讀操作不會(huì)和欄桿后的讀寫(xiě)操作發(fā)生重排序

????public?native?void?loadFence();????//確保該欄桿前的寫(xiě)操作不會(huì)和欄桿后的讀寫(xiě)操作發(fā)生重排序

????public?native?void?storeFence();????//確保該欄桿前的讀寫(xiě)操作不會(huì)和欄桿后的讀寫(xiě)操作發(fā)生重排序

????public?native?void?fullFence();????//拋出非法訪問(wèn)錯(cuò)誤，僅用于VM內(nèi)部

????private?static?void?throwIllegalAccessError()?{????????throw?new?IllegalAccessError();
????}

這是實(shí)現(xiàn)內(nèi)存屏障的幾個(gè)方法，類(lèi)似于 volatile 的語(yǔ)意，保證內(nèi)存可見(jiàn)性和禁止重排序。

網(wǎng)站欄目：JDKUnsafe源碼完全注釋
標(biāo)題路徑：http://chinadenli.net/article12/ieihdc.html

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