Unsafe类的使用

一、Unsafe是什么？

Unsafe是jdk提供的一个直接访问操作系统资源的工具类（底层c++实现），它可以直接分配内存，内存复制，copy，提供cpu级别的CAS乐观锁等操作。

Unsafe位于sun.misc包下，jdk中的并发编程包juc(java.util.concurrent)基本全部靠Unsafe实现，由此可见其重要性。

二、Unsafe对象的获取

查看源码：
在这里插入图片描述

结论：

Unsafe是饿汉式的单例模式
只允许被引导类加载器（BootstrapClassLoader)加载的类使用，查看源码可以看到在获取unsafe对象时会判断调用类是否是系统类加载器加载的，所以我们无法在自己的类中直接通过Unsafe.getUnsafe()获取unsafe对象。所以只能通过反射直接new一个或者将其内部静态成员变量theUnsafe获取出来

public static void main(String[] args) throws Exception{Class<Unsafe> unsafeClass = Unsafe.class;//方法一：通过反射构造一个Unsafe对象Constructor<Unsafe> constructor = unsafeClass.getDeclaredConstructor();constructor.setAccessible(true);Unsafe unsafe1 = constructor.newInstance();System.out.println(unsafe1);//方法二：获取内部静态成员变量Field theUnsafe = unsafeClass.getDeclaredField("theUnsafe");theUnsafe.setAccessible(true);Unsafe unsafe2 = (Unsafe) theUnsafe.get(null);System.out.println(unsafe2);
}

三、CAS

CAS译为Compare And Swap，它是乐观锁的一种实现。假设主存值为pre，预期值为expect，想要更新成得值为update，当且仅当主存值pre等预期值expect时，才将pre更新为update。

1、相关方法

在unsafe中，实现CAS算法通过cpu的原子指令cmpxchg实现，它对应的方法如下：
在这里插入图片描述

简单介绍下它使用的参数：

第一个参数 var1为内存中要操作的对象
第二个参数 var2为要操作的值的内存地址偏移量
第三个参数 var4为预期值
第四个参数 var5 为想要更新成的值

为了方便理解，举个栗子。类User有一个成员变量name。我们new了一个对象User后，就知道了它（User对象）在内存中的起始值,而员变量name在对象中的位置偏移是固定的。这样通过这个起始值和这个偏移量就能够定位到成员变量name在内存中的具体位置。

如何得出name在对象User中的偏移量，Unsafe自然也提供了相应的方法：
在这里插入图片描述

2、demo

import sun.misc.Unsafe;
import java.lang.reflect.*;public class UnsafeDemo {public static void main(String[] args) throws Exception {Field theUnsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");theUnsafe.setAccessible(true);Unsafe unsafe = (Unsafe) theUnsafe.get(null);User user = new User("jsbintask");long nameOffset = unsafe.objectFieldOffset(User.class.getDeclaredField("name"));boolean res1 = unsafe.compareAndSwapObject(user, nameOffset, "jsbintask1", "jsbintask2");System.out.println(res1+", 第一次更新后的值：" + user.getName());boolean res2 = unsafe.compareAndSwapObject(user, nameOffset, "jsbintask", "jsbintask2");System.out.println(res2+", 第二次更新后的值：" + user.getName());}public static class User {private String name;public User(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}}  
}

在这里插入图片描述
因为内存中name的值为"jsbintask",而第一次使用compareAndSwapObject方法预期值为"jsbintask1"，这显然是不相等的，所以第一次更新失败，返回false。第二次我们传入了正确的预期值，返回true，更新成功！

四、数组操作

之后用到的时候再进行补充

五、内存分配

Unsafe还给我们提供了直接分配内存，释放内存，拷贝内存，内存设置等方法，值得注意的是，这里的内存指的是堆外内存！它是不受jvm内存模型掌控的，所以使用需要及其小心：

在这里插入图片描述
之后用到的时候再进行补充

六、线程调度

通过Unsafe还可以直接将某个线程挂起，这和调用Object.wait()方法作用是一样的，但是效率确更高！
在这里插入图片描述
我们熟知的AQS(AbstractQueuedSynchronizer)内部挂起线程使用了LockSupport，而LockSupport内部依旧使用的是Unsafe：