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Unsafe--Java中Unsafe類詳解

阿新 • • 發佈：2019-01-30

java不能直接訪問作業系統底層，而是通過本地方法來訪問。Unsafe類提供了硬體級別的原子操作，主要提供了以下功能：

1、通過Unsafe類可以分配記憶體，可以釋放記憶體；

類中提供的3個本地方法allocateMemory、reallocateMemory、freeMemory分別用於分配記憶體，擴充記憶體和釋放記憶體，與C語言中的3個方法對應。

2、可以定位物件某欄位的記憶體位置，也可以修改物件的欄位值，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);

欄位的定位：

JAVA中物件的欄位的定位可能通過staticFieldOffset方法實現，該方法返回給定field的記憶體地址偏移量，這個值對於給定的filed是唯一的且是固定不變的。

getIntVolatile方法獲取物件中offset偏移地址對應的整型field的值,支援volatile load語義。

getLong方法獲取物件中offset偏移地址對應的long型field的值

陣列元素定位：

Unsafe類中有很多以BASE_OFFSET結尾的常量，比如ARRAY_INT_BASE_OFFSET，ARRAY_BYTE_BASE_OFFSET等，這些常量值是通過arrayBaseOffset方法得到的。arrayBaseOffset方法是一個本地方法，可以獲取陣列第一個元素的偏移地址。Unsafe類中還有很多以INDEX_SCALE結尾的常量，比如 ARRAY_INT_INDEX_SCALE ， ARRAY_BYTE_INDEX_SCALE等，這些常量值是通過arrayIndexScale方法得到的。arrayIndexScale方法也是一個本地方法，可以獲取陣列的轉換因子，也就是陣列中元素的增量地址。將arrayBaseOffset與arrayIndexScale配合使用，可以定位陣列中每個元素在記憶體中的位置。

複製程式碼 
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);
    }
}
複製程式碼
3、掛起與恢復

將一個執行緒進行掛起是通過park方法實現的，呼叫 park後，執行緒將一直阻塞直到超時或者中斷等條件出現。unpark可以終止一個掛起的執行緒，使其恢復正常。整個併發框架中對執行緒的掛起操作被封裝在 LockSupport類中，LockSupport類中有各種版本pack方法，但最終都呼叫了Unsafe.park()方法。

複製程式碼 
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);
    }
}
複製程式碼

4、CAS操作

是通過compareAndSwapXXX方法實現的

複製程式碼 
/**
* 比較obj的offset處記憶體位置中的值和期望的值，如果相同則更新。此更新是不可中斷的。
* 
* @param obj 需要更新的物件
* @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與field的當前值相同，設定filed的值為這個新值
* @return 如果field的值被更改返回true
*/
public native boolean compareAndSwapInt(Object obj, long offset, int expect, int update);
複製程式碼

CAS操作有3個運算元，記憶體值M，預期值E，新值U，如果M==E，則將記憶體值修改為B，否則啥都不做。

參考資料：

首先介紹一下什麼是Compare And Swap(CAS)？簡單的說就是比較並交換。

CAS 操作包含三個運算元 —— 記憶體位置（V）、預期原值（A）和新值(B)。如果記憶體位置的值與預期原值相匹配，那麼處理器會自動將該位置值更新為新值。否則，處理器不做任何操作。無論哪種情況，它都會在 CAS 指令之前返回該位置的值。CAS 有效地說明了“我認為位置 V 應該包含值 A；如果包含該值，則將 B 放到這個位置；否則，不要更改該位置，只告訴我這個位置現在的值即可。” Java併發包(java.util.concurrent)中大量使用了CAS操作,涉及到併發的地方都呼叫了sun.misc.Unsafe類方法進行CAS操作。

在看一下volatile, Volatile修飾的成員變數在每次被執行緒訪問時，都強迫從共享記憶體中重讀該成員變數的值。而且，當成員變數發生變化時，強迫執行緒將變化值回寫到共享記憶體。這樣在任何時刻，兩個不同的執行緒總是看到某個成員變數的值是相同的，更簡單一點理解就是volatile修飾的變數值發生變化時對於另外的執行緒是可見的。

如何正確使用volatile可以參考下面這篇文章：

下面來看看java中具體的CAS操作類sun.misc.Unsafe。Unsafe類提供了硬體級別的原子操作，Java無法直接訪問到作業系統底層（如系統硬體等)，為此Java使用native方法來擴充套件Java程式的功能。具體實現使用c++,詳見檔案sun.misc.natUnsafe.cc();sun.misc包的原始碼可以在這裡找到：

複製程式碼 
//下面是sun.misc.Unsafe.java類原始碼
package sun.misc;
import java.lang.reflect.Field;
/***
 * This class should provide access to low-level operations and its
 * use should be limited to trusted code.  Fields can be accessed using
 * memory addresses, with undefined behaviour occurring if invalid memory
 * addresses are given.
 * 這個類提供了一個更底層的操作並且應該在受信任的程式碼中使用。可以通過記憶體地址
 * 存取fields,如果給出的記憶體地址是無效的那麼會有一個不確定的執行表現。
 * 
 * @author Tom Tromey ([email protected])
 * @author Andrew John Hughes ([email protected])
 */
public class Unsafe
{
  // Singleton class.
  private static Unsafe unsafe = new Unsafe();
  /***
   * Private default constructor to prevent creation of an arbitrary
   * number of instances.
   * 使用私有預設構造器防止建立多個例項
   */
  private Unsafe()
  {
  }
  /***
   * Retrieve the singleton instance of <code>Unsafe</code>.  The calling
   * method should guard this instance from untrusted code, as it provides
   * access to low-level operations such as direct memory access.
   * 獲取<code>Unsafe</code>的單例,這個方法呼叫應該防止在不可信的程式碼中例項，
   * 因為unsafe類提供了一個低級別的操作，例如直接記憶體存取。
   * 
   * @throws SecurityException if a security manager exists and prevents
   *                           access to the system properties.
   *                           如果安全管理器不存在或者禁止訪問系統屬性
   */
  public static Unsafe getUnsafe()
  {
    SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
    if (sm != null)
      sm.checkPropertiesAccess();
    return unsafe;
  }
  
  /***
   * Returns the memory address offset of the given static field.
   * The offset is merely used as a means to access a particular field
   * in the other methods of this class.  The value is unique to the given
   * field and the same value should be returned on each subsequent call.
   * 返回指定靜態field的記憶體地址偏移量,在這個類的其他方法中這個值只是被用作一個訪問
   * 特定field的一個方式。這個值對於 給定的field是唯一的，並且後續對該方法的呼叫都應該
   * 返回相同的值。
   *
   * @param field the field whose offset should be returned.
   *              需要返回偏移量的field
   * @return the offset of the given field.
   *         指定field的偏移量
   */
  public native long objectFieldOffset(Field field);
  /***
   * Compares the value of the integer field at the specified offset
   * in the supplied object with the given expected value, and updates
   * it if they match.  The operation of this method should be atomic,
   * thus providing an uninterruptible way of updating an integer field.
   * 在obj的offset位置比較integer field和期望的值，如果相同則更新。這個方法
   * 的操作應該是原子的，因此提供了一種不可中斷的方式更新integer field。
   * 
   * @param obj the object containing the field to modify.
   *            包含要修改field的物件
   * @param offset the offset of the integer field within <code>obj</code>.
   *               <code>obj</code>中整型field的偏移量
   * @param expect the expected value of the field.
   *               希望field中存在的值
   * @param update the new value of the field if it equals <code>expect</code>.
   *           如果期望值expect與field的當前值相同，設定filed的值為這個新值
   * @return true if the field was changed.
   *                             如果field的值被更改
   */
  public native boolean compareAndSwapInt(Object obj, long offset,
                                          int expect, int update);
  /***
   * Compares the value of the long field at the specified offset
   * in the supplied object with the given expected value, and updates
   * it if they match.  The operation of this method should be atomic,
   * thus providing an uninterruptible way of updating a long field.
   * 在obj的offset位置比較long field和期望的值，如果相同則更新。這個方法
   * 的操作應該是原子的，因此提供了一種不可中斷的方式更新long field。
   * 
   * @param obj the object containing the field to modify.
   *              包含要修改field的物件 
   * @param offset the offset of the long field within <code>obj</code>.
   *               <code>obj</code>中long型field的偏移量
   * @param expect the expected value of the field.
   *               希望field中存在的值
   * @param update the new value of the field if it equals <code>expect</code>.
   *               如果期望值expect與field的當前值相同，設定filed的值為這個新值
   * @return true if the field was changed.
   *              如果field的值被更改
   */
  public native boolean compareAndSwapLong(Object obj, long offset,
                                           long expect, long update);
  /***
   * Compares the value of the object field at the specified offset
   * in the supplied object with the given expected value, and updates
   * it if they match.  The operation of this method should be atomic,
   * thus providing an uninterruptible way of updating an object field.
   * 在obj的offset位置比較object field和期望的值，如果相同則更新。這個方法
   * 的操作應該是原子的，因此提供了一種不可中斷的方式更新object field。
   * 
   * @param obj the object containing the field to modify.
   *    包含要修改field的物件 
   * @param offset the offset of the object field within <code>obj</code>.
   *         <code>obj</code>中object型field的偏移量
   * @param expect the expected value of the field.
   *               希望field中存在的值
   * @param update the new value of the field if it equals <code>expect</code>.
   *               如果期望值expect與field的當前值相同，設定filed的值為這個新值
   * @return true if the field was changed.
   *              如果field的值被更改
   */
  public native boolean compareAndSwapObject(Object obj, long offset,
                                             Object expect, Object update);
  /***
   * Sets the value of the integer field at the specified offset in the
   * supplied object to the given value.  This is an ordered or lazy
   * version of <code>putIntVolatile(Object,long,int)</code>, which
   * doesn't guarantee the immediate visibility of the change to other
   * threads.  It is only really useful where the integer field is
   * <code>volatile</code>, and is thus expected to change unexpectedly.
   * 設定obj物件中offset偏移地址對應的整型field的值為指定值。這是一個有序或者
   * 有延遲的<code>putIntVolatile</cdoe>方法，並且不保證值的改變被其他執行緒立
   * 即看到。只有在field被<code>volatile</code>修飾並且期望被意外修改的時候
   * 使用才有用。
   * 
   * @param obj the object containing the field to modify.
   *    包含需要修改field的物件
   * @param offset the offset of the integer field within <code>obj</code>.
   *       <code>obj</code>中整型field的偏移量
   * @param value the new value of the field.
   *      field將被設定的新值
   * @see #putIntVolatile(Object,long,int)
   */
  public native void putOrderedInt(Object obj, long offset, int value);
  /***
   * Sets the value of the long field at the specified offset in the
   * supplied object to the given value.  This is an ordered or lazy
   * version of <code>putLongVolatile(Object,long,long)</code>, which
   * doesn't guarantee the immediate visibility of the change to other
   * threads.  It is only really useful where the long field is
   * <code>volatile</code>, and is thus expected to change unexpectedly.
   * 設定obj物件中offset偏移地址對應的long型field的值為指定值。這是一個有序或者
   * 有延遲的<code>putLongVolatile</cdoe>方法，並且不保證值的改變被其他執行緒立
   * 即看到。只有在field被<code>volatile</code>修飾並且期望被意外修改的時候
   * 使用才有用。
   * 
   * @param obj the object containing the field to modify.
   *    包含需要修改field的物件
   * @param offset the offset of the long field within <code>obj</code>.
   *       <code>obj</code>中long型field的偏移量
   * @param value the new value of the field.
   *      field將被設定的新值
   * @see #putLongVolatile(Object,long,long)
   */
  public native void putOrderedLong(Object obj, long offset, long value);
  /***
   * Sets the value of the object field at the specified offset in the
   * supplied object to the given value.  This is an ordered or lazy
   * version of <code>putObjectVolatile(Object,long,Object)</code>, which
   * doesn't guarantee the immediate visibility of the change to other
   * threads.  It is only really useful where the object field is
   * <code>volatile</code>, and is thus expected to change unexpectedly.
   * 設定obj物件中offset偏移地址對應的object型field的值為指定值。這是一個有序或者
   * 有延遲的<code>putObjectVolatile</cdoe>方法，並且不保證值的改變被其他執行緒立
   * 即看到。只有在field被<code>volatile</code>修飾並且期望被意外修改的時候
   * 使用才有用。
   *
   * @param obj the object containing the field to modify.
   *    包含需要修改field的物件
   * @param offset the offset of the object field within <code>obj</code>.
   *       <code>obj</code>中long型field的偏移量
   * @param value the new value of the field.
   *      field將被設定的新值
   */
  public native void putOrderedObject(Object obj, long offset, Object value);
  /***
   * Sets the value of the integer field at the specified offset in the
   * supplied object to the given value, with volatile store semantics.
   * 設定obj物件中offset偏移地址對應的整型field的值為指定值。支援volatile store語義
   * 
   * @param obj the object containing the field to modify.
   *    包含需要修改field的物件
   * @param offset the offset of the integer field within <code>obj</code>.
   *       <code>obj</code>中整型field的偏移量
   * @param value the new value of the field.
   *       field將被設定的新值
   */
  public native void putIntVolatile(Object obj, long offset, int value);
  /***
   * Retrieves the value of the integer field at the specified offset in the
   * supplied object with volatile load semantics.
   * 獲取obj物件中offset偏移地址對應的整型field的值,支援volatile load語義。
   * 
   * @param obj the object containing the field to read.
   *    包含需要去讀取的field的物件
   * @param offset the offset of the integer field within <code>obj</code>.
   *       <code>obj</code>中整型field的偏移量
   */
  public native int getIntVolatile(Object obj, long offset);
  /***
   * Sets the value of the long field at the specified offset in the
   * supplied object to the given value, with volatile store semantics.
   * 設定obj物件中offset偏移地址對應的long型field的值為指定值。支援volatile store語義
   *
   * @param obj the object containing the field to modify.
   *            包含需要修改field的物件
   * @param offset the offset of the long field within <code>obj</code>.
   *               <code>obj</code>中long型field的偏移量
   * @param value the new value of the field.
   *              field將被設定的新值
   * @see #putLong(Object,long,long)
   */
  public native void putLongVolatile(Object obj, long offset, long value);
  /***
   * Sets the value of the long field at the specified offset in the
   * supplied object to the given value.
   * 設定obj物件中offset偏移地址對應的long型field的值為指定值。
   * 
   * @param obj the object containing the field to modify.
   *     包含需要修改field的物件
   * @param offset the offset of the long field within <code>obj</code>.
   *     <code>obj</code>中long型field的偏移量
   * @param value the new value of the field.
   *     field將被設定的新值
   * @see #putLongVolatile(Object,long,long)
   */
  public native void putLong(Object obj, long offset, long value);
  /***
   * Retrieves the value of the long field at the specified offset in the
   * supplied object with volatile load semantics.
   * 獲取obj物件中offset偏移地址對應的long型field的值,支援volatile load語義。
   * 
   * @param obj the object containing the field to read.
   *    包含需要去讀取的field的物件
   * @param offset the offset of the long field within <code>obj</code>.
   *       <code>obj</code>中long型field的偏移量
   * @see #getLong(Object,long)
   */
  public native long getLongVolatile(Object obj, long offset);
  /***
   * Retrieves the value of the long field at the specified offset in the
   * supplied object.
   * 獲取obj物件中offset偏移地址對應的long型field的值
   * 
   * @param obj the object containing the field to read.
   *    包含需要去讀取的field的物件
   * @param offset the offset of the long field within <code>obj</code>.
   *       <code>obj</code>中long型field的偏移量
   * @see #getLongVolatile(Object,long)
   */
  public native long getLong(Object obj, long offset);
  /***
   * Sets the value of the object field at the specified offset in the
   * supplied object to the given value, with volatile store semantics.
   * 設定obj物件中offset偏移地址對應的object型field的值為指定值。支援volatile store語義
   * 
   * @param obj the object containing the field to modify.
   *    包含需要修改field的物件
   * @param offset the offset of the object field within <code>obj</code>.
   *     <code>obj</code>中object型field的偏移量
   * @param value the new value of the field.
   *       field將被設定的新值
   * @see #putObject(Object,long,Object)
   */
  public native void putObjectVolatile(Object obj, long offset, Object value);
  /***
   * Sets the value of the object field at the specified offset in the
   * supplied object to the given value.
   * 設定obj物件中offset偏移地址對應的object型field的值為指定值。
   * 
   * @param obj the object containing the field to modify.
   *    包含需要修改field的物件
   * @param offset the offset of the object field within <code>obj</code>.
   *     <code>obj</code>中object型field的偏移量
   * @param value the new value of the field.
   *       field將被設定的新值
   * @see
            
  

           

              
              

            

            
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Java 中的resultset詳解

     
 ins   浮點   relative   字符串類型   更新   for   變量   占用   nec   結果集(ResultSet)是數據中查詢結果返回的一種對象，可以說結果集是一個存儲查詢結果的對象，但是結果集並不僅僅具有存儲的功能，他同時還具有操縱數據的功能，可能完成對數據的更新等。 　　結果集 



  
 

    


    
    
Java中jar命令詳解

     
 
 　做專案的時候我們肯定接觸過很多jar包,那麼jar包是什麼呢?筆者瞭解到jar是java archive file 的簡寫。從名字就可以知道,它的應用與Java息息相關。下面就詳細介紹如何自己生成jar包,這樣我們管理我們自己的程式碼(尤其是一些比較重要而且不會或者很少有修改的程式碼)。 
 　安裝好J 



  
 

    


    
    
Java併發工具類詳解

     
  
 
 在JDK的併發包裡提供了幾個非常有用的併發工具類。CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore工具類提供了一種併發流程控制的手段，Exchanger工具類則提供了線上程間交換資料的一種手段。本章會配合一些應用場景來介紹如何使用這些工具類。 
 等待多執行緒完成的Cou 



  
 

    


    
    
Java中SimpleDateFormat用法詳解

     
  
 
 轉自：http://blog.csdn.net/linbooooo1987/article/details/7540999 
  
  
   
    
    [java] 
    view plain
     copy 
     
     
    
    
   



  
 

    


    
    
Java中物件頭詳解

     
  
 
 一：物件頭 
 HotSpot虛擬機器中，物件在記憶體中儲存的佈局可以分為三塊區域：物件頭（Header）、例項資料（Instance Data）和對齊填充（Padding）。   
 HotSpot虛擬機器的物件頭(Object Header)包括兩部分資訊，第一部分用於儲存物 



  
 

    


    
    
Java中Date型別詳解

     
 一、Date型別的初始化 
1、 Date(int year, int month, int date); 直接寫入年份是得不到正確的結果的。 因為java中Date是從1900年開始算的，所以前面的第一個引數只要填入從1900年後過了多少年就是你想要得到的年份。 月需要減1，日可以直接插入。 這種方法用的比 



  
 

    


    
    
Java中常量池詳解

     
  

 在Java的記憶體分配中，總共3種常量池：
 

 轉發連結
 ：https://blog.csdn.net/zm13007310400/article/details/77534349
 
1.字串常量池(String Constant Pool): 
1.1:字串常量池在Java記憶體區域的哪個位 



  
 

    


    
    
java 中 static 作用詳解

     
  
 
      static表示“全域性”或者“靜態”的意思，用來修飾成員變數和成員方法，也可以形成靜態static程式碼塊，但是Java語言中沒有全域性變數的概念。 被static修飾的成員變數和成員方法獨立於該類的任何物件。也就是說，它不依賴 



  
 

    


    
    
Java 的Properties類詳解

     
  
 
 一、Java Properties類 
     Java中有個比較重要的類Properties（Java.util.Properties），主要用於讀取Java的配置檔案，各種語言都有自己所支援的配置檔案，配置檔案中很多變數是經常改變的，這樣做也是為了方便使用者，讓使 



  
 

    


    
    
Java中的Type詳解

     
  
  
  
 轉載自逆水行舟的部落格Java中的Type詳解 
 本文主要介紹java中Type介面的來歷以及相關的幾個介面。 通過這邊文章，我們可以瞭解到與範型相關的幾個介面, 對範型的分類有個瞭解; 還可以瞭解到Type介面與Class類的關係, 以及Type出現的原因. 
 反射相關介面