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Unsafe.putOrderedInt与Volatile

news 来源：原创 2025/6/1 14:16:05

Unsafe.putOrderedInt 是 Java sun.misc.Unsafe 类中的一个方法，它提供了一个底层的机制，允许程序直接修改内存中的指定位置（在 JVM 之外），而不经过标准的 Java 内存管理。具体来说，Unsafe.putOrderedInt 方法允许直接在指定的内存位置（或对象字段）写入一个 int 类型的值，同时保证写入顺序。

1. Unsafe 类的背景

Unsafe 是一个底层的、与平台无关的 API，位于 sun.misc 包中，提供了一些可以绕过 Java 内存模型（JMM）和垃圾回收器（GC）的一些操作，如直接操作内存、修改对象的字段值、跳过 Java 语言的访问控制等。由于其强大的功能和潜在的风险，Unsafe 类通常不是供普通开发者使用，它属于 Java 内部实现的一部分，直接使用它可能会导致系统不稳定或不可移植的代码。

2. `putOrderedInt` 方法的作用

Unsafe.putOrderedInt 方法的作用是将一个 int 值写入一个指定的对象字段或内存位置，同时保证对该值的写入是“有序的”（即确保写入操作顺序）。

方法签名：

public void putOrderedInt(Object o, long offset, int x);

参数：
- o：表示目标对象。
- offset：表示目标对象中字段的内存偏移量（相对于对象的起始位置）。
- x：要写入的 int 值。

具体功能：

putOrderedInt 方法会将给定的 int 值 x 写入目标对象 o 指定字段的位置（由 offset 指定）。写入是“有序的”，即：

写入操作不会被其他 CPU 内核的乱序执行或缓存行为打乱。
它会确保操作按照顺序执行，但不一定立即在内存中反映，依赖于具体的硬件和 JVM 实现。

3. 有序写入的含义

“有序写入”是指确保对内存的修改顺序不被其他操作打乱。这个概念在并发编程中尤为重要，特别是在多核处理器上。

在多核环境中，不同核心的缓存一致性可能导致一个线程对内存的写入在另一个线程看到之前并没有及时更新。
putOrderedInt 会保证写入操作在被 JVM 的其他线程看到之前的正确顺序。

4. `putOrderedInt` 与 `volatile` 的区别

Unsafe.putOrderedInt 和 volatile 都提供了“有序”写入，但它们的作用和语义有所不同：

volatile 保证了对变量的写操作会立刻刷新到主内存，并且保证在后续的读操作中能够看到最新的值。对于 volatile 变量的写操作会提供内存屏障，确保可见性和顺序性。
Unsafe.putOrderedInt 并不会进行内存屏障操作，写入数据会在不进行同步的情况下按顺序写入内存，但并不会强制保证后续线程的读取操作能够立即看到最新的值。

5. `Unsafe.putOrderedInt` 使用场景

Unsafe.putOrderedInt 常用于一些高性能的并发数据结构和框架中，特别是在 Java 的并发包中。它可以在不需要进行锁和内存屏障的情况下，保证多线程环境下的内存写入顺序，进而提高性能。

一个典型的使用场景是 无锁队列 或 无锁栈 等并发数据结构的实现，其中对内存的控制要求非常精细，Unsafe.putOrderedInt 可以用来避免锁的开销，同时确保内存操作的顺序。

例如，在一些自定义的并发队列实现中，使用 Unsafe.putOrderedInt 来保证队列的 head 和 tail 索引的更新顺序。

6. 例子

下面是一个使用 Unsafe.putOrderedInt 的示例代码：

import sun.misc.Unsafe;import java.lang.reflect.Field;public class UnsafeExample {private static final Unsafe UNSAFE;private static final long FIELD_OFFSET;static {try {// 获取 Unsafe 实例Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");field.setAccessible(true);UNSAFE = (Unsafe) field.get(null);// 获取字段的内存偏移量FIELD_OFFSET = UNSAFE.objectFieldOffset(UnsafeExample.class.getDeclaredField("value"));} catch (Exception e) {throw new Error(e);}}private volatile int value = 0;public void updateValue() {// 使用 Unsafe.putOrderedInt 保证顺序写入UNSAFE.putOrderedInt(this, FIELD_OFFSET, 42);}public int getValue() {return value;}public static void main(String[] args) {UnsafeExample example = new UnsafeExample();example.updateValue();System.out.println("Value after update: " + example.getValue());}
}