sun.misc.Unsafe

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提供了硬件级别的原子操作，提供了以下功能：

分配、释放内存

操作内存主要依靠下面三个方法：

1. allocateMemory：分配内存；
2. reallocateMemory：扩充内存；
3. freeMemory：释放内存；

操作对象的字段

　　Java对象中字段的定位可以通过staticFieldOffset实现，而读取具体便宜位置的字段的值可以使用getLong（根据不同类型选择不同的函数）来完成，可以使用putLong（根据不同的类型选择不同的函数）来设置值，可以使用arrayBaseOffset（获取数组第一个元素的偏移地址）和arrayIndexScale（获取数组中元素增量的地址）来访问数组中的元素。

CAS操作

CAS操作（会在java.util.concurrent中大量地使用）包括三个操作数：

1. 内存位置；
2. 预期原值；
3. 新值；

如果内存位置的值与预期的值相等，那么处理器会将该位置的值设置为新值，否则，处理器不做任何处理。int类型的CAS实现如下：

static inline bool compareAndSwap (volatile jint *addr, jint old, jint new_val)
{
    jboolean result = false;
    spinlock lock;
    if ((result = (*addr == old)))
        *addr = new_val;
    return result;
}

这段代码看起来根本无法保证操作的原子性，而其中的关键就在于spinlock lock这段看似没有用的代码，这时会调用构造函数，其中不停检查lock的值是否为0，如果不是0则线程让步等到线程下次执行时再次检查；否则，将lock设置为1。在离开函数的时候会调用其析构函数，将lock的值再次设置为0。spinlock的代码如下：

class spinlock
{
    static volatile obj_addr_t lock;
public:
    spinlock ()
    {
        while (!compare_and_swap(&lock, 0, 1))
            _Jv_ThreadYield();
    }
    ~spinlock ()
    {
        release_set(&lock, 0);
    }
};

而且，不管是在多核还是在单核的情况下，总是需要一些特殊的手段才能保证CAS操作成功吧，比如锁总线，compare_and_swap的实现如下：

inline static bool compare_and_swap(volatile obj_addr_t *addr, obj_addr_t old, obj_addr_t new_val)
{
    char result;
    #ifdef __x86_64__ __asm__ __volatile__("lock; cmpxchgq %2, %0; setz %1"
        : "=m"(*(addr)), "=q"(result)
        : "r" (new_val), "a"(old), "m"(*addr)
        : "memory");
    #else
        __asm__ __volatile__("lock; cmpxchgl %2, %0; setz %1"
        : "=m"(*addr), "=q"(result)
        : "r" (new_val), "a"(old), "m"(*addr)
        : "memory");
    #endif
    return (bool) result;
}

挂起和恢复

使用park方法将一个线程挂起，知道超时或者中断等条件出现，实现如下：

void sun::misc::Unsafe::park(jboolean isAbsolute, jlong time)
{
    using namespace ::java::lang;
    Thread *thread = Thread::currentThread();
    natThread *nt = (natThread *) thread->data;
    nt->park_helper.park(isAbsolute, time);
}

 使用unpark来终止一个挂起的线程，使其恢复正常，实现如下：

sun::misc::Unsafe::unpark (::java::lang::Thread *thread)
{
    natThread *nt = (natThread *) thread->data;
    nt->park_helper.unpark ();
}

----- -- -

END