JDK8---UnSafe类实现CAS乐观锁

2020-12-04 13:01:08 阅读：162 来源： 互联网

标签：CAS Unsafe UnSafe class --- int static public size

CAS：CompareAndSwap（比较并交换），简单点说，内存地址V，旧值为A，当要修改为新值B的时候，先判断V当前的值是不是A，如果是，则将V的值修改为B，否则失败。

那么JDK8中是怎么实现的呢？（ConCurrentHashMap、Atomic、AQS等常见并发类的底层实现都有它）

在sun.misc包下有一个 UnSafe类（在rt.jar包下面）：

public final class Unsafe {
private Unsafe() {//静态构造方法
    }

    public static Unsafe getUnsafe() {
        Class var0 = Reflection.getCallerClass();
        if (!VM.isSystemDomainLoader(var0.getClassLoader())) {//主要判断类的加载器
            throw new SecurityException("Unsafe");
        } else {
            return theUnsafe;
        }
    }
}

构造方法私有，压根不让用。唯一暴漏的getUnsafe方法也不能使用。通过Reflection.getCallerClass() 拿到当前调用方法的实际类，从下面代码可以看到只要实际类的类加载器不为null，直接抛异常。因为rt.jar是由 bootstrap类加载器来加载的，在Java中看不到的（null），而我们的代码基本是由 AppClassLoader 加载的。

public static boolean isSystemDomainLoader(ClassLoader loader) {
        return loader == null;
    }

那怎么办呢？Java的重量级选手-反射上场了。通过反射，很简单就拿到类Unsaf的实例。

Field f = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
f.setAccessible(true);
Unsafe u = (Unsafe) f.get(Unsafe.class);

我们拿AtomicInteger来分析它的用法：

private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
    private static final long valueOffset;

    static {
        try {
            valueOffset = unsafe.objectFieldOffset
                (AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));
        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }

    private volatile int value;

//以原子方式将当前值增加一
public final int getAndIncrement() {
        return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);
    }

AtomicInteger类属于rt.jar包，所以可以直接getUnsafe()。再来看unsafe.getAndAddInt()，总共有三个参数，第一个是当前对象，第二个是valueOffset（下面分析），第三个加1。

valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value")) 这个很重要，Unsafe的CAS操作都是建立在它之上的

从方法名称上来看对象字段的偏移量（后面会详细举例说明），因为一个Java对象的大小在类加载完成后是可完全确定的。

public final int getAndAddInt(Object obj, long offSet, int a) {
        int b;
        do {
            b= this.getIntVolatile(obj, offSet);
        } while(!this.compareAndSwapInt(obj, offSet, b, b+ a));

        return var5;
    }

public native int getIntVolatile(Object obj, long offSet);

public final native boolean compareAndSwapInt(Object obj, long offSet, int A, int B);

上面代码的参数名称做了部分修改，看起来更加清楚。

getIntVolatile方法->获取obj对象内存地址上偏移量offSet地址上属性的int值

compareAndSwapInt方法->设置obj对象内存地址上偏移量offSet地址上属性的值，如果当前属性值为A，则改为B返回true，否则返回false。

下面来看测试代码，根据结果一步步验证我们的想法：

public class CasTest {
    private static final long SIZE;
    private static Unsafe u;

    static {
        try {
            Field f = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
            f.setAccessible(true);
            u = (Unsafe) f.get(Unsafe.class);
            SIZE = u.objectFieldOffset
                    (CasTest.class.getDeclaredField("size")); //获取字段在CasTest对象上的偏移量
        } catch (Exception e) {
            throw new Error(e);
        }
    }

    private int size = 2;

    public void t() {
        System.out.println(size);
        if (u.compareAndSwapInt(this, SIZE, 2, 1))// 比较的是this内存上 偏移量为 SIZE，在这里实际就是指size。期望值是2，想改成1
            System.out.println(true);
        System.out.println(size);
        size = 3;
        if (u.compareAndSwapInt(this, SIZE, 3, 7)) // 实际修改size = 7，不是改的SIZE
            System.out.println(true);
        System.out.println(SIZE);
        System.out.println(size);
    }
}

最终结果为：

2
true
1
true
12
7

Unsafe虽然从名字看不安全，Java这么多线程安全的工具类的都是在它之上实现的，可见它是安全的，至于它的其他用法，就由各位去自行挖掘啦。

本篇到此结束，拜拜！

标签：CAS,Unsafe,UnSafe,class,---,int,static,public,size
来源： https://blog.csdn.net/weixin_53134321/article/details/110632979

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