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Appearance

Unsafe ​

Unsafe类在jdk源码的多个类中用到，这个类的提供了一些绕开JVM的更底层功能，基于它的实现可以提高效率。 但是，它是一把双刃剑：正如它的名字所预示的那样，它是Unsafe的，它所分配的内存需要手动free（不被GC回收）。 Unsafe类，提供了JNI某些功能的简单替代：确保高效性的同时，使事情变得更简单。

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本文参考地址

API ​

Unsafe API的大部分方法都是native实现，它由105个方法组成，主要包括以下几类

属性 ​

属性名属性值
INVALID_FIELD_OFFSET-1
ARRAY_BOOLEAN_BASE_OFFSETUnsafe.arrayBaseOffset(boolean[].class)
ARRAY_BYTE_BASE_OFFSETUnsafe.arrayBaseOffset(byte[].class)
ARRAY_SHORT_BASE_OFFSETUnsafe.arrayBaseOffset(short[].class)
ARRAY_CHAR_BASE_OFFSETUnsafe.arrayBaseOffset(char[].class)
ARRAY_INT_BASE_OFFSETUnsafe.arrayBaseOffset(int[].class)
ARRAY_LONG_BASE_OFFSETUnsafe.arrayBaseOffset(long[].class)
ARRAY_FLOAT_BASE_OFFSETUnsafe.arrayBaseOffset(float[].class)
ARRAY_DOUBLE_BASE_OFFSETUnsafe.arrayBaseOffset(double[].class)
ARRAY_OBJECT_BASE_OFFSETUnsafe.arrayBaseOffset(Object[].class)
ARRAY_BOOLEAN_INDEX_SCALEUnsafe.arrayIndexScale(boolean[].class)
ARRAY_BYTE_INDEX_SCALEUnsafe.arrayIndexScale(byte[].class)
ARRAY_SHORT_INDEX_SCALEUnsafe.arrayIndexScale(short[].class)
ARRAY_CHAR_INDEX_SCALEUnsafe.arrayIndexScale(char[].class)
ARRAY_INT_INDEX_SCALEUnsafe.arrayIndexScale(int[].class)
ARRAY_LONG_INDEX_SCALEUnsafe.arrayIndexScale(long[].class)
ARRAY_FLOAT_INDEX_SCALEUnsafe.arrayIndexScale(float[].class)
ARRAY_DOUBLE_INDEX_SCALEUnsafe.arrayIndexScale(double[].class)
ARRAY_OBJECT_INDEX_SCALEUnsafe.arrayIndexScale(Object[].class)
ADDRESS_SIZEUnsafe.addressSize()

Info ​

获得某些低级别的内存信息

int addressSize() ​

返回内存地址长度4或者8字节 取决于jvm内存多少 如果堆大于32G则为8字节 小一点的堆则为4字节

int pageSize() ​

内存页字节大小

Objects ​

提供Object和它的Field操纵方法

Object allocateInstance(Class cls) ​

绕过构造方法直接初始化实例对象且不会初始化属性 对象类型属性为null 基本类型为默认值

Class ​

提供Class和它的静态Field操纵方法

defineAnonymousClass(Class hostClass, byte[] data, Object[] cpPatches) ​

定义一个匿名内部类 ClassLoader并不知道该类的存在

Class defineClass(String name, byte[] b, int off, int len, ClassLoader loader, ProtectionDomain protectionDomain) ​

定义一个Class跳过安全检查

void ensureClassInitialized(Class c) ​

确保Class已经初始化

int fieldOffset(Field f) ​

Deprecated 获得一个字段的偏移量
使用staticFieldOffset和objectFieldOffset代替

byte getByte(long address) ​

获得内存地址指向的byte
该类型方法表示获得给定内存地址指向的数据 对应的除了boolean、Object还有

  • char getChar(long address)
  • double getDouble(long address)
  • float getFloat(long address)
  • int getInt(long address)
  • long getLong(long address)
  • short getShort(long address)

void putByte(long address, byte x) ​

设置内存地址address指向的byte为x
该类型方法表示设置内存地址address指向的数据为x 对应的除了boolean、Object还有

  • void putChar(long address, char x)
  • void putDouble(long address, double x)
  • void putFloat(long address, float x)
  • void putInt(long address, int x)
  • void putLong(long address, long x)
  • void putShort(long address, short x)

byte getByte(Object o, long offset) ​

获得给定对象内存地址偏移量为offset的byte
该类型方法表示获得给定对象内存地址偏移量为offset的数据

  • boolean getBoolean(Object o, long offset)
  • char getChar(Object o, long offset)
  • double getDouble(Object o, long offset)
  • float getFloat(Object o, long offset)
  • int getInt(Object o, long offset)
  • long getLong(Object o, long offset)
  • Object getObject(Object o, long offset)
  • short getShort(Object o, long offset)

void putByte(Object o, long offset, byte x) ​

设置对象o内存地址偏移量offset指向的byte为x
该类型方法表示设置对象o内存地址偏移量offset指向的数据为x

  • void putBoolean(Object o, long offset, boolean x)
  • void putChar(Object o, long offset, char x)
  • void putDouble(Object o, long offset, double x)
  • void putFloat(Object o, long offset, float x)
  • void putInt(Object o, long offset, int x)
  • void putLong(Object o, long offset, long x)
  • void putObject(Object o, long offset, Object x)
  • void putShort(Object o, long offset, short x)

byte getByte(Object o, int offset) ​

Deprecated 获得给定对象内存地址偏移量为offset的byte
该类型方法表示获得给定对象内存地址偏移量为offset的数据

  • boolean getBoolean(Object o, int offset)
  • char getChar(Object o, int offset)
  • double getDouble(Object o, int offset)
  • float getFloat(Object o, int offset)
  • int getInt(Object o, int offset)
  • long getLong(Object o, int offset)
  • Object getObject(Object o, int offset)
  • short getShort(Object o, int offset)

void putByte(Object o, int offset, byte x) ​

Deprecated 设置对象o内存地址偏移量offset指向的byte为x

  • void putBoolean(Object o, int offset, boolean x)
  • void putChar(Object o, int offset, char x)
  • void putDouble(Object o, int offset, double x)
  • void putFloat(Object o, int offset, float x)
  • void putInt(Object o, int offset, int x)
  • void putLong(Object o, int offset, long x)
  • void putObject(Object o, int offset, Object x)
  • void putShort(Object o, int offset, short x)

byte getByteVolatile(Object o, long offset) ​

获得给定对象内存地址偏移量为offset的byte 并支持volatile语义

  • boolean getBooleanVolatile(Object o, int offset)
  • char getCharVolatile(Object o, int offset)
  • double getDoubleVolatile(Object o, int offset)
  • float getFloatVolatile(Object o, int offset)
  • int getIntVolatile(Object o, int offset)
  • long getLongVolatile(Object o, int offset)
  • Object getObjectVolatile(Object o, int offset)
  • short getShortVolatile(Object o, int offset)

void putByteVolatile(Object o, long offset, byte x) ​

设置对象o内存地址偏移量offset指向的byte为x 并支持volatile语义

  • void putBooleanVolatile(Object o, long offset, boolean x)
  • void putCharVolatile(Object o, long offset, char x)
  • void putDoubleVolatile(Object o, long offset, double x)
  • void putFloatVolatile(Object o, long offset, float x)
  • void putIntVolatile(Object o, long offset, int x)
  • void putLongVolatile(Object o, long offset, long x)
  • void putObjectVolatile(Object o, long offset, Object x)
  • void putShortVolatile(Object o, long offset, short x)

int getAndAddInt(Object o, long offset, int inc) ​

根据volatile语义 获得对象内存地址偏移量offset的int值 并增加inc
同样有对应的long操作方法

  • long getAndAddLong(Object o, long offset, long inc)

int getAndSetInt(Object o, long offset, int value) ​

根据volatile语义 获得对象内存地址偏移量offset的int值 并修改为value
long、Object也有对应的操作方法

  • long getAndSetLong(Object o, long offset, long value)
  • Object getAndSetObject(Object o, long offset, Object value)

long objectFieldOffset(Field f) ​

获得字段的内存偏移量

long staticFieldOffset(Field f) ​

获得静态字段的内存偏移量

Object staticFieldBase(Class c) ​

Deprecated
This method works only for JVMs which store all statics for a given class in one place.

Object staticFieldBase(Field f) ​

获取类的静态字段内存地址偏移量 静态字段的起始地址,类型不是long,而是Object类型

void throwException(Throwable ee) ​

包装受检异常为运行时异常。

Arrays ​

数组操纵方法

int arrayBaseOffset(Class arrayClass) ​

返回给定arrayClass(数组类型Class)第一个元素相对于数组起始地址的偏移量

int arrayIndexScale(Class arrayClass) ​

返回给定arrayClass(数组类型Class)元素大小(占用多少字节)
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。

Synchronization ​

多线程同步 锁机制、CAS

boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset, int expected, int x) ​

若当前持有值为expected 原子地更新对象o偏移量offset为x

boolean compareAndSwapLong(Object o, long offset, long expected, long x) ​

若当前持有值为expected 原子地更新对象o偏移量offset为x

boolean compareAndSwapObject(Object o, long offset, Object expected, Object x) ​

若当前持有值为expected 原子地更新对象o偏移量offset为x

void monitorEnter(Object o) ​

Lock the object

void monitorExit(Object o) ​

Unlock the object

boolean tryMonitorEnter(Object o) ​

Tries to lock the object. Returns true or false to indicate whether the lock succeeded

void park(boolean isAbsolute, long time) ​

阻塞当前线程
阻塞一个线程直到unpark出现、线程被中断或者timeout时间到期。 如果一个unpark调用已经出现了，这里只计数。timeout为0表示永不过期。 当isAbsolute为true时，timeout是相对于新纪元之后的毫秒。 否则这个值就是超时前的纳秒数。这个方法执行时也可能不合理地返回(没有具体原因)

void unpark(Thread thread) ​

释放被park创建的在一个线程上的阻塞。 这个方法也可以被使用来终止一个先前调用park导致的阻塞

Memory ​

直接内存访问方法（绕过JVM堆直接操纵本地内存）

long allocateMemory(long bytes) ​

分配指定字节的内存块 返回分配的内存地址

long reallocateMemory(long address, long bytes) ​

重新分配给定地址的内存

void copyMemory(long srcAddress, long destAddress, long bytes) ​

内存拷贝 从src拷贝到dest 长度为bytes字节

void copyMemory(Object srcBase, long srcOffset, Object destBase, long destOffset, long bytes) ​

内存拷贝 从srcBase偏移量srcOffset拷贝至destBase偏移量destOffset 长度为bytes字节

void freeMemory(long address) ​

释放给定地址(从allocateMemory、reallocateMemory)获得)的内存

long getAddress(long address) ​

获取给定内存地址address的指针

void putAddress(long address, long x) ​

将给定的指针x保存到内存地址address

void setMemory(long address, long bytes, byte value) ​

Sets all bytes in a given block of memory to a fixed value (usually zero)

void setMemory(Object o, long offset, long bytes, byte value) ​

Sets all bytes in a given block of memory to a fixed value (usually zero)

Memory Barrier/Memory Fence ​

内存屏障（Memory Barrier，或有时叫做内存栅栏，Memory Fence）是一种CPU指令， 用于控制特定条件下的重排序和内存可见性问题。Java编译器也会根据内存屏障的规则禁止重排序。 有的处理器的重排序规则较严，无需内存屏障也能很好的工作，Java编译器会在这种情况下不放置内存屏障。

  • LoadLoad屏障：对于这样的语句Load1; LoadLoad; Load2，在Load2及后续读取操作要读取的数据被访问前， 保证Load1要读取的数据被读取完毕。
  • StoreStore屏障：对于这样的语句Store1; StoreStore; Store2，在Store2及后续写入操作执行前， 保证Store1的写入操作对其它处理器可见。
  • LoadStore屏障：对于这样的语句Load1; LoadStore; Store2，在Store2及后续写入操作被刷出前， 保证Load1要读取的数据被读取完毕。
  • StoreLoad屏障：对于这样的语句Store1; StoreLoad; Load2，在Load2及后续所有读取操作执行前， 保证Store1的写入对所有处理器可见。它的开销是四种屏障中最大的。在大多数处理器的实现中，这个屏障是个万能屏障， 兼具其它三种内存屏障的功能。

fences-table

void loadFence() ​

LoadLoad屏障

void storeFence() ​

StoreStore屏障

void fullFence() ​

StoreLoad屏障