JDK并发AQS系列(二)

原子性

在研究JDK中AQS时，会发现这个类不少地方都使用了CAS操做，在并发实现中CAS操做必须具有原子性，并且是硬件级别的原子性，java被隔离在硬件之上，明显力不从心，这时为了能直接操做操做系统层面，确定要经过用C++编写的native本地方法来扩展实现。JDK提供了一个类来知足CAS的要求，sun.misc.Unsafe，从名字上能够大概知道它用于执行低级别、不安全的操做，AQS就是使用此类完成硬件级别的原子操做。

Unsafe类

Unsafe是一个很强大的类，它能够分配内存、释放内存、能够定位对象某字段的位置、能够修改对象的字段值、可使线程挂起、使线程恢复、可进行硬件级别原子的CAS操做等等。

但平时咱们没有这么特殊的需求去使用它，并且必须在受信任代码（通常由JVM指定）中调用此类，例如直接Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();获取一个Unsafe实例是不会成功的，由于这个类的安全性很重要，设计者对其进行了以下判断，它会检测调用它的类是否由启动类加载器Bootstrap ClassLoader（它的类加载器为null）加载，由此保证此类只能由JVM指定的类使用。判断逻辑以下，

public static Unsafe getUnsafe() {

   Class cc = sun.reflect.Reflection.getCallerClass(2);

   if (cc.getClassLoader() != null)

       throw new SecurityException("Unsafe");

   return theUnsafe;

}
复制代码

获取Unsafe

固然能够经过反射绕过上面的限制，用下面的getUnsafeInstance方法能够获取Unsafe实例，这段代码演示了如何获取java对象的相对地址偏移量及使用Unsafe完成CAS操做，最终输出的是flag字段的内存偏移量及CAS操做后的值。分别为8和101。另外若是使用开发工具如Eclipse，可能会编译通不过，只要把编译错误提示关掉便可。

public class UnsafeTest {

privateint flag = 100;
privatestatic long offset;
privatestatic Unsafe unsafe = null;

static{
     try{
          unsafe= getUnsafeInstance();
          offset= unsafe.objectFieldOffset(UnsafeTest.class.getDeclaredField("flag"));
     }catch (Exception e) {
          e.printStackTrace();
     }
}

publicstatic void main(String[] args) throws Exception {

     intexpect = 100;
     intupdate = 101;

     UnsafeTestunsafeTest = new UnsafeTest();
     System.out.println("unsafeTest对象的flag字段的地址偏移量为："+offset);
     unsafeTest.doSwap(offset,expect, update);
     System.out.println("CAS操做后的flag值为：" +unsafeTest.getFlag());

}

privateboolean doSwap(long offset, int expect, int update) {
     returnunsafe.compareAndSwapInt(this, offset, expect, update);
}

publicint getFlag() {
     returnflag;
}

privatestatic Unsafe getUnsafeInstance() throws SecurityException,NoSuchFieldException,IllegalArgumentException,IllegalAccessException{
     FieldtheUnsafeInstance = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
     theUnsafeInstance.setAccessible(true);
     return(Unsafe) theUnsafeInstance.get(Unsafe.class);
}

}
复制代码

Unsafe类让咱们明白了java是如何实现对操做系统操做的，通常咱们使用java是不须要在内存中处理java对象及内存地址位置的，但有的时候咱们确实须要知道java对象相关的地址，因而咱们使用Unsafe类，尽管java对其提供了足够的安全管理。

总结

Java语言的设计者们极力隐藏涉及底层操做系统的相关操做，但这里咱们为了探索AQS的实现，不得不剖析了Unsafe类，由于AQS里面便是使用Unsafe获取对象字段的地址偏移量、相关原子操做来实现CAS操做的。

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