多线程(扩展篇)Unsafe类
来源:互联网 发布:中国 美国 差距 知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/04/29 15:55
原文地址:JAVA并发编程学习笔记之Unsafe类
java不能直接访问操作系统底层,而是通过本地方法来访问。Unsafe类提供了硬件级别的原子操作,主要提供了以下功能:
1、通过Unsafe类可以分配内存,可以释放内存;
类中提供的3个本地方法allocateMemory、reallocateMemory、freeMemory分别用于分配内存,扩充内存和释放内存,与C语言中的3个方法对应。
2、可以定位对象某字段的内存位置,也可以修改对象的字段值,即使它是私有的;
public native long allocateMemory(long l); public native long reallocateMemory(long l, long l1); public native void freeMemory(long l);
字段的定位:
JAVA中对象的字段的定位可能通过staticFieldOffset方法实现,该方法返回给定field的内存地址偏移量,这个值对于给定的filed是唯一的且是固定不变的。
getIntVolatile方法获取对象中offset偏移地址对应的整型field的值,支持volatile load语义。
getLong方法获取对象中offset偏移地址对应的long型field的值。
数组元素定位:
Unsafe类中有很多以BASE_OFFSET结尾的常量,比如ARRAY_INT_BASE_OFFSET,ARRAY_BYTE_BASE_OFFSET等,这些常量值是通过arrayBaseOffset方法得到的。arrayBaseOffset方法是一个本地方法,可以获取数组第一个元素的偏移地址。Unsafe类中还有很多以INDEX_SCALE结尾的常量,比如 ARRAY_INT_INDEX_SCALE , ARRAY_BYTE_INDEX_SCALE等,这些常量值是通过arrayIndexScale方法得到的。arrayIndexScale方法也是一个本地方法,可以获取数组的转换因子,也就是数组中元素的增量地址。将arrayBaseOffset与arrayIndexScale配合使用,可以定位数组中每个元素在内存中的位置。
public final class Unsafe { public static final int ARRAY_INT_BASE_OFFSET; public static final int ARRAY_INT_INDEX_SCALE; public native long staticFieldOffset(Field field); public native int getIntVolatile(Object obj, long l); public native long getLong(Object obj, long l); public native int arrayBaseOffset(Class class1); public native int arrayIndexScale(Class class1); static { ARRAY_INT_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset([I); ARRAY_INT_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale([I); } }
3、挂起与恢复
将一个线程进行挂起是通过park方法实现的,调用 park后,线程将一直阻塞直到超时或者中断等条件出现。unpark可以终止一个挂起的线程,使其恢复正常。整个并发框架中对线程的挂起操作被封装在 LockSupport类中,LockSupport类中有各种版本pack方法,但最终都调用了Unsafe.park()方法。
public class LockSupport { public static void unpark(Thread thread) { if (thread != null) unsafe.unpark(thread); } public static void park(Object blocker) { Thread t = Thread.currentThread(); setBlocker(t, blocker); unsafe.park(false, 0L); setBlocker(t, null); } public static void parkNanos(Object blocker, long nanos) { if (nanos > 0) { Thread t = Thread.currentThread(); setBlocker(t, blocker); unsafe.park(false, nanos); setBlocker(t, null); } } public static void parkUntil(Object blocker, long deadline) { Thread t = Thread.currentThread(); setBlocker(t, blocker); unsafe.park(true, deadline); setBlocker(t, null); } public static void park() { unsafe.park(false, 0L); } public static void parkNanos(long nanos) { if (nanos > 0) unsafe.park(false, nanos); } public static void parkUntil(long deadline) { unsafe.park(true, deadline); } }
4、CAS操作
是通过compareAndSwapXXX方法实现的
/** * 比较obj的offset处内存位置中的值和期望的值,如果相同则更新。此更新是不可中断的。 * * @param obj 需要更新的对象 * @param offset obj中整型field的偏移量 * @param expect 希望field中存在的值 * @param update 如果期望值expect与field的当前值相同,设置filed的值为这个新值 * @return 如果field的值被更改返回true */ public native boolean compareAndSwapInt(Object obj, long offset, int expect, int update);
CAS操作有3个操作数,内存值M,预期值E,新值B,如果M==E,则将内存值修改为B,否则啥都不做。
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