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1.java工作原理
2.JVM详解之:HotSpot VM中的源码Intrinsic methods
3.Java热部署之实现SpringBoot的feign热部署
4.java并发编程之深入学习Concurrent包(十一，ConcurrentLinkedQueue类)
5.面试必问的源码CAS，你懂了吗？
6.Java之Unsafe-越迷人的源码越危险

java工作原理

       Java工作原理

       ç”±å››æ–¹é¢ç»„成：

       ï¼ˆ1）Java编程语言

       ï¼ˆ2）Java类文件格式

       ï¼ˆ3）Java虚拟机

       ï¼ˆ4）Java应用程序接口

       å½“编辑并运行一个Java程序时，需要同时涉及到这四种方面。使用文字编辑软件（例如记事本、写字板、UltraEdit等）或集成开发环境（Eclipse、MyEclipse等）在Java源文件中定义不同的类 ，通过调用类（这些类实现了Java API）中的方法来访问资源系统，把源文件编译生成一种二进制中间码，存储在class文件中，然后再通过运行与操作系统平台环境相对应的Java虚拟机来运行class文件，执行编译产生的字节码，调用class文件中实现的方法来满足程序的Java API调用 。

JVM详解之:HotSpot VM中的Intrinsic methods

       内置方法是编译器内置的方法实现，它们在给定编程语言中使用，源码由编译器专门处理。源码内置方法通常在程序请求优化时才启用，源码生源码以提高效率。源码因为内置方法是源码在编译器内部实现的，所以不同的源码虚拟机，其内置方法是源码不一样的。内置方法可以在Java源代码级别看起来与非内置方法一样，源码但它们的源码区别在于JVM的实现。有些方法在普通Java代码中无法实现，源码如sun.misc.Unsafe.compareAndSwapInt()，源码只能通过JNI或内置方法来实现，源码实现对Java语义的扩展。在Hotspot VM中，内置方法通常在src/share/vm/classfile/vmSymbols.hpp类中。通过参数查看代码中调用的方法是否为内置方法，或者通过底层汇编语言查看。内置方法大部分都是内联方法，通过减少函数调用开销的技术实现。内置方法的实现由三种编译器完成：javac将Java源代码编译成为字节码，在这一层只有数学方法和bootstrapping的MethodHandle实现；JIT的Client Compiler (C1)；JIT的Server Compiler (C2)。例如，java.lang.System.currentTimeMillis()方法在Interpreter级别没有intrinsified，因为它是一个native方法，通过JNI调用底层的C++实现。而在C1和C2级别使用intrinsified，直接调用os::javaTimeMillis()，减少JNI的drkshell ddos源码使用，提升效率。内置方法的实现可以通过修改底层的JVM实现完成。Graal是一个用Java编写的JIT编译器，可以使用Java来实现Intrinsic方法，对于不熟悉C++的开发者来说非常友好。通过Graal，内置方法的实现变得简单且容易操作。内置方法是JVM中非常有用的特性，能够显著提高程序效率，是编程时值得考虑的技术之一。

Java热部署之实现SpringBoot的feign热部署

       Java热部署，即在应用运行时动态更新类文件并实时生效，无需重启，对SpringBoot中的Feign服务尤其适用。Feign作为SpringCloud中用于简化HTTP API开发的声明式客户端，其重要性随着微服务的流行而提升。在微服务架构中，不同服务间通信频繁，Feign支持负载均衡，通过配置文件调用指定服务。

       在开发过程中，我们通常需要在feign服务的url中配置特定地址，但当需求变化时，重启服务显得低效。这时，HotswapAgent框架及其针对Feign的热部署插件登场，只需在启动参数中添加相应jar，就能在resources目录下配置hotswap-feign.properties文件，实时修改Feign服务的url，无需重启服务，偷窃公司源码极大地提高了开发效率。

       热部署的实现原理简单：当文件被重新编译，HotswapAgent会检测到变化并触发事件，将事件传递给感兴趣的插件，如修改Feign服务url的插件。源码可以在GitHub或Gitee上获取，实现了一个无需重启即可实时更新Feign服务配置的解决方案，实现了真正的沉浸式开发体验。

java并发编程之深入学习Concurrent包(十一，ConcurrentLinkedQueue类)

       深入学习ConcurrentLinkedQueue类，了解它作为非阻塞队列实现，采用链表形式构建的容器。

       ConcurrentLinkedQueue类遵循非阻塞算法，通过原子指令CAS（Compare and Swap）取代同步阻塞锁，以确保在并发访问下数据的一致性，并显著提升同步性能。根据Amdahl定律，最小化串行代码的粒度是提升并发性能的关键，ConcurrentLinkedQueue类的实现正是如此。它不严格保证链表头尾的一致性，而是通过CAS操作来确保新节点的插入和头尾节点的更新，实现高效并发。

       在非阻塞队列的操作中，通常需要原子化执行的两个步骤被分离，即插入新节点的入队和出队操作，与头尾节点的更新并非同步。这减少了需要原子更新的值范围，仅涉及唯一的变量，从而提升了非阻塞队列操作的性能，这也是旋风图标源码Amdahl定律的体现。

       ConcurrentLinkedQueue类的源代码中，节点类Node实现了这一设计，其item和next域被声明为普通的volatile类型，并使用AtomicReferenceFieldUpdater来更新。通过这种方式，能够实现高效、并发的节点操作。

       节点类型被分为有效节点（item不为null）、无效节点（item为null）和已删除节点（通过next链接到自身），其中，头节点是队列中的第一个有效节点，而尾节点是next为null的节点，注意这不一定是tail指向的节点。

       队列的初始化通过创建一个head和tail共同指向，item及next都为null的初始队列来实现。

       入队操作涉及将新节点插入到尾节点的后面，通过tail找到尾节点执行插入操作。如果插入不成功，会继续向后推进查找。这一过程确保了高效并发的实现。

       出队操作则涉及从头节点开始，循环查找下一个节点，直到找到满足条件的节点为止。一旦找到满足条件的节点，则更新头节点，并返回该节点的item值。

       当遍历过程已越过一个节点时，会寻找下一个节点。如果head的next等于head，则意味着到达了哨兵节点，mapxtreme web源码此时下一节点从head重新开始查找。

       综上所述，ConcurrentLinkedQueue类通过非阻塞算法和高效的设计，提供了一个高性能的并发队列实现，适用于需要高并发访问场景的应用。

面试必问的CAS，你懂了吗？

       CAS（Compare-and-Swap）是一种实现并发算法时常用的技术，Java并发包中的多个类采用了CAS技术。面试中经常涉及这一概念，本文旨在深入解析CAS的原理。

       在介绍CAS之前，我们通过一个例子来理解其应用。这个例子在运行过程中可能会陷入死循环，通过检查线程状态，发现IDEA监控线程的介入导致了问题。解决这一死循环的方法是使用DEBUG模式运行程序或调整代码逻辑。

       通过volatile关键字的使用，我们可以观察到，其只能确保可见性，而不能保证原子性。在并发场景下，对于自增操作等非原子操作，volatile并不能保证正确结果。因此，解决这类问题的关键是引入原子操作。

       引入synchronized关键字是一种常见的解决方法，通过加锁实现原子操作，确保每次操作的正确性。然而，频繁使用synchronized会导致性能下降，因此引入Java并发包中的原子操作类（如AtomicInteger）成为了更优选择。

       AtomicInteger的`getAndIncrement()`方法即是CAS操作的实例，它通过一系列原子操作确保每次自增操作的正确性和性能。进一步分析，我们发现其底层实现调用了`compareAndSwapInt`方法，即CAS的核心实现。

       CAS（Compare-and-Swap）本质上是一个比较并替换操作，它需要三个操作数：内存地址、旧的预期值和目标值。执行过程中，当内存地址的值与预期值相等时，CAS尝试将内存地址的值修改为目标值。若失败，则获取最新值，重新尝试，直至修改成功。

       深入到源码层面，可以看到`AtomicInteger`类中的`getAndIncrement()`方法最终调用了`compareAndSwapInt`方法，而`compareAndSwapInt`在Unsafe类中被实现。通过调用`Atomic::cmpxchg`方法，我们能够看到具体的汇编指令实现。

       `Atomic::cmpxchg`方法的实现依赖于系统是否为多处理器环境，以优化性能。它通过`LOCK_IF_MP`宏决定是否添加`lock`前缀，这一优化措施在单处理器环境下通常没有必要，但在多核处理器中能够提升性能。

       CAS操作的缺点包括循环时间长导致的开销大、仅支持单一共享变量的原子操作，以及ABA问题。ABA问题是由于CAS操作的特性导致，即在读取值后，值在后续操作中可能被改回原始值，从而产生误判。为解决ABA问题，Java并发包提供了带有版本控制的原子引用类`AtomicStampedReference`。

       在使用CAS操作时，需要考虑其对并发正确性的影响，尤其是ABA问题。如果并发场景中存在可能的ABA问题，传统互斥同步可能比原子类更高效。

       综上所述，理解CAS的原理和其在并发编程中的应用对于深入学习Java并发技术至关重要。掌握CAS操作的原理、优缺点及其解决方法，将有助于更高效、正确地处理并发问题。

Java之Unsafe-越迷人的越危险

       简要介绍：

       Java语言先比较与C和C++有一个非常大的不同点在于Java语言无法直接操作内存，实际开发中，默认都是由JVM来进行内存分配和垃圾回收，而JVM在进行垃圾回收的时候，绝大多数垃圾回收器都需要STW(stop the world)这个问题往往会导致服务短暂或者较长时间的暂停。因此Unsafe提供了通过Java直接操作内存的API，尽管Unsafe是JavaNIO和并发的核心类，但是其如其名，这是一个官方不推荐开发者使用的及其不安全的类！

主要作用：序号作用API1内存管理。(包括分配内存、释放内存等。)allocateMemory（分配内存）、reallocateMemory（重新分配内存）、copyMemory（拷贝内存）、freeMemory（释放内存 ）、getAddress（获取内存地址）、addressSize、pageSize、getInt（获取内存地址指向的整数）、getIntVolatile（获取内存地址指向的整数，并支持volatile语义）、putInt（将整数写入指定内存地址）、putIntVolatile（将整数写入指定内存地址，并支持volatile语义）、putOrderedInt（将整数写入指定内存地址、有序或者有延迟的方法）2非常规的对象实例化allocateInstance()方法提供了另一种创建实例的途径3操作类、对象、变量staticFieldOffset（静态域偏移）、defineClass（定义类）、defineAnonymousClass（定义匿名类）、ensureClassInitialized（确保类初始化）、objectFieldOffset（对象域偏移）4数组操作arrayBaseOffset（获取数组第一个元素的偏移地址）、arrayIndexScale（获取数组中元素的增量地址）等方法5多线程同步。包括锁机制、CAS操作等monitorEnter、tryMonitorEnter、monitorExit、compareAndSwapInt、compareAndSwap6挂起与恢复park、unpark7内存屏障loadFence、storeFence、fullFence一、获取Unsafe源码-基于jdk1.8/**在Unsafe源码中限制了获取Unsafe的ClassLoader，如果这个方法调用实例不是由BootStrap类加载器加载的，则会报错*因此，我们如果需要使用Unsafe类，可以通过反射的方式来获取。*/@CallerSensitivepublicstaticUnsafegetUnsafe(){ Classvar0=Reflection.getCallerClass();//此处会判断ClassLoader是否为空，BootStrap由C语言编写，在Java中获取会返回null。if(!VM.isSystemDomainLoader(var0.getClassLoader())){ thrownewSecurityException("Unsafe");}else{ returntheUnsafe;}}获取方式/***反射获取Unsafe**@returnUnsafe*/publicstaticfinalUnsafegetUnsafe(){ Unsafeunsafe=null;try{ FieldtheUnsafe=Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");theUnsafe.setAccessible(true);unsafe=(Unsafe)theUnsafe.get(null);}catch(NoSuchFieldException|IllegalAccessExceptione){ e.printStackTrace();}returnunsafe;}二、操作方法数组操作packagecom.liziba.unsafe;importsun.misc.Unsafe;/***<p>*操作数组示例*</p>**@Author:Liziba*@Date:/5/:*/publicclassOperateArrayExample{ /***1、publicnativeintarrayBaseOffset(Class<?>var1);获取数组第一个元素的偏移地址*2、publicnativeintarrayIndexScale(Class<?>var1);获取数组中元素的增量地址*3、publicObjectgetObject(Objectvar1,intvar2);通过对象和地址偏移量获取元素*/publicstaticvoidoperateArrayUseUnsafe(){ //测试数组String[]exampleArray=newString[]{ "李","子","捌"};Unsafeunsafe=UnsafeFactory.getUnsafe();//获取数组的基本偏移量intbaseOffset=unsafe.arrayBaseOffset(String[].class);System.out.println("String[]baseoffsetis:"+baseOffset);//获取数组中元素的增量地址intscale=unsafe.arrayIndexScale(String[].class);System.out.println("String[]indexscaleis:"+scale);//获取数组中第n个元素i=(baseOffset+(scale*n-1))System.out.println("thirdelementis:"+unsafe.getObject(exampleArray,baseOffset+(scale*2)));//修改数组中第n个元素i=(baseOffset+(scale*n-1))unsafe.putObject(exampleArray,baseOffset+scale*2,"柒");System.out.println("thirdelementis:"+unsafe.getObject(exampleArray,baseOffset+(scale*2)));}publicstaticvoidmain(String[]args){ OperateArrayExample.operateArrayUseUnsafe();}}

       输出结果

对象操作packagecom.liziba.unsafe;importcom.liziba.unsafe.pojo.User;importsun.misc.Unsafe;importjava.io.File;importjava.io.FileInputStream;importjava.lang.reflect.Constructor;importjava.lang.reflect.Field;/***<p>*操作对象示例*</p>**@Author:Liziba*@Date:/5/:*/publicclassOperateObjectExample{ /***1、publicnativeObjectallocateInstance(Class<?>var1);分配内存*2、publicnativeClass<?>defineClass(Stringvar1,byte[]var2,intvar3,intvar4,ClassLoadervar5,ProtectionDomainvar6);方法定义一个类用于动态的创建类*@throwsException*/publicstaticvoidoperateObjectUseUnsafe()throwsException{ Unsafeunsafe=UnsafeFactory.getUnsafe();//使用Unsafe的allocateInstance()方法，可以无需使用构造函数的情况下实例化对象Useruser=(User)unsafe.allocateInstance(User.class);user.setId(1);user.setName("李子捌");System.out.println(user);//返回对象成员属性在内存中相对于对象在内存中地址的偏移量Fieldname=User.class.getDeclaredField("name");longfieldOffset=unsafe.objectFieldOffset(name);//使用Unsafe的putXxx()方法，可以直接修改内存地址指向的数据（可以越过权限访问控制符）unsafe.putObject(user,fieldOffset,"李子柒");System.out.println(user);//使用Unsafe在运行时通过.class文件，创建类FileclassFile=newFile("E:\workspaceall\liziba-javap5\out\production\liziba-javap5\com\liziba\unsafe\pojo\User.class");FileInputStreamfis=newFileInputStream(classFile);byte[]classContent=newbyte[(int)classFile.length()];fis.read(classContent);Class<?>clazz=unsafe.defineClass(null,classContent,0,classContent.length,null,null);Constructor<?>constructor=clazz.getDeclaredConstructor(int.class,String.class);System.out.println(constructor.newInstance(1,"李子玖"));}publicstaticvoidmain(String[]args){ try{ OperateObjectExample.operateObjectUseUnsafe();}catch(Exceptione){ e.printStackTrace();}}}

       输出结果

内存操作packagecom.liziba.unsafe;importsun.misc.Unsafe;/***<p>*内存地址操作示例*</p>**@Author:Liziba*@Date:/5/:*/publicclassOperateMemoryExample{ /***1、publicnativelongallocateMemory(longvar1);分配var1字节大小的内存，返回起始地址偏移量*2、publicnativelongreallocateMemory(longvar1,longvar3);重新给var1起始地址的内存分配长度为var3字节的内存，返回新的内存起始地址偏移量*3、publicnativevoidfreeMemory(longvar1);释放起始地址为var1的地址**分配地址的方法还有重分配，都是分配在堆外内存，返回的是一个long类型的地址偏移量。这个偏移量在Java程序中的每一块内存都是唯一的**/publicstaticvoidoperateMemoryUseUnsafe(){ Unsafeunsafe=UnsafeFactory.getUnsafe();//申请分配8byte的内存longaddress=unsafe.allocateMemory(1L);//初始化内存填充值unsafe.putByte(address,(byte)1);//测试输出System.out.println(newStringBuilder().append("address:").append(address).append("bytevalue:").append(unsafe.getByte(address)));//重新分配一个地址longnewAddress=unsafe.reallocateMemory(address,8L);unsafe.putLong(newAddress,L);System.out.println(newStringBuilder().append("address:").append(newAddress).append("longvalue:").append(unsafe.getLong(newAddress)));//释放地址，注意地址可能被其他使用unsafe.freeMemory(newAddress);System.out.println(newStringBuilder().append("address:").append(newAddress).append("longvalue:").append(unsafe.getLong(newAddress)));}publicstaticvoidmain(String[]args){ OperateMemoryExample.operateMemoryUseUnsafe();}}

       输出结果

CAS操作packagecom.liziba.unsafe;importcom.liziba.unsafe.pojo.User;importsun.misc.Unsafe;importjava.lang.reflect.Field;/***<p>*CAS操作示例*</p>**@Author:Liziba*@Date:/5/:*/publicclassOperateCASExample{ /***CAS==compareandswap(比较并替换)*当需要改变的值为期望值的时候，就替换为新的值，是原子（不可再分割）操作。Java中大量的并发框架底层使用到了CAS操作。*优势：无锁操作，减少线程切换带来的开销*缺点：CAS容易在并发的情况下失败从而引发性能问题，也存在ABA问题。**Unsafe中提供了三个方法*1、compareAndSwapInt*2、compareAndSwapLong*3、compareAndSwapObject**/publicstaticvoidoperateCASUseUnsafe()throwsException{ Useruser=newUser(1,"李子捌");System.out.println("preuservalue:"+user);Unsafeunsafe=UnsafeFactory.getUnsafe();Fieldid=user.getClass().getDeclaredField("id");Fieldname=user.getClass().getDeclaredField("name");//获取ID字段的内存偏移量longidFieldOffset=unsafe.objectFieldOffset(id);//获取name字段的内存偏移量longnameFieldOffset=unsafe.objectFieldOffset(name);//如果ID的期望值是1，则修改为successunsafe.compareAndSwapInt(user,idFieldOffset,1,);//如果name的期望值是小荔枝，则修改为李子柒failunsafe.compareAndSwapObject(user,nameFieldOffset,"小荔枝","李子柒");//输出修改的user对象System.out.println("postuservalue:"+user);}publicstaticvoidmain(String[]args){ try{ OperateCASExample.operateCASUseUnsafe();}catch(Exceptione){ e.printStackTrace();}}}

       输出结果

线程的挂起和恢复/***查看Java的java.util.concurrent.locks.LockSupport源代码可以发现LockSupport类*中有各种版本的pack方法但是最终都是通过调用Unsafe.park()方法实现的。*/publicclassLockSupport{ publicstaticvoidunpark(Threadthread){ if(thread!=null)UNSAFE.unpark(thread);}publicstaticvoidpark(Objectblocker){ Threadt=Thread.currentThread();setBlocker(t,blocker);UNSAFE.park(false,0L);setBlocker(t,null);}publicstaticvoidparkNanos(Objectblocker,longnanos){ if(nanos>0){ Threadt=Thread.currentThread();setBlocker(t,blocker);UNSAFE.park(false,nanos);setBlocker(t,null);}}publicstaticvoidparkNanos(longnanos){ if(nanos>0)UNSAFE.park(false,nanos);}publicstaticvoidparkUntil(Objectblocker,longdeadline){ Threadt=Thread.currentThread();setBlocker(t,blocker);UNSAFE.park(true,deadline);setBlocker(t,null);}publicstaticvoidparkUntil(longdeadline){ UNSAFE.park(true,deadline);}}

       我们平时如何实现浅克隆？

       实现Closeable接口

       重写close()方法

一、Unsafe实现浅克隆浅克隆工具类packagecom.liziba.unsafe.clone;importcom.liziba.unsafe.UnsafeFactory;importsun.misc.Unsafe;importjava.lang.reflect.Field;importjava.lang.reflect.Modifier;importjava.util.Arrays;/***<p>*浅克隆工具类*</p>**@Author:Liziba*@Date:/5/:*/publicclassShallowCloneUtil{ /***获取对象的内存地址**@Description*Unsafe类没有提供直接获取实例对象内存地址的方法，但是可以通过以下方式间接获取。*构建对象A，A包含了我们需要获取内存地址的B对象的引用，这样只有获取到A对象持有的B对象的引用地址，就可以知道B对象的地址了。*我们可以通过Unsafe类获取内存地址的方法publicnativelonggetLong(Objectvar1,longvar2)来获取；*此处我们为了方便，通过数组Object[]添加Object元素，持有Object的引用**@return*/publicstaticLonggetAddress(Objectobj){ Object[]objects=newObject[]{ obj};Unsafeunsafe=UnsafeFactory.getUnsafe();intarrayBaseOffset=unsafe.arrayBaseOffset(Object[].class);returnunsafe.getLong(objects,arrayBaseOffset);}/***获取对象的大小**@Dscription*Java中实例化一个对象时，JVM会在堆中分配非static的Field的内存，其他的static属性或者method在类加载期间或者JVM启动时已经存放在内存中。*所以我们计算对象的大小的时候只需要求和Field的大小就行了，JVM分配内存时，单个实例对象中的Field内存是连续不断地，*因此我们只需获取最大偏移量Filed的偏移量+最大偏移量Filed本身的大小即可**Java中基本数据类型所占的字节数*byte/boolean1字节*char/short2字节*int/float4字节*long/double8字节*boolean理论上占1/8字节，实际上按照1byte处理。*Java采用的是Unicode编码，每一个字节占8位，一个字节由8个二进制位组成。**@paramclazz*@return*/publicstaticLongsize(Classclazz){ //最后一个Filed的内存偏移量longmaxOffset=0;ClasslastFiledClass=null;Unsafeunsafe=UnsafeFactory.getUnsafe();do{ for(Fieldfield:clazz.getDeclaredFields()){ if(!Modifier.isStatic(field.getModifiers())){ longtmpOffset=unsafe.objectFieldOffset(field);if(tmpOffset>maxOffset){ maxOffset=tmpOffset;lastFiledClass=field.getType();}}}}while((clazz=clazz.getSuperclass())!=null);//最后一个Field本身的大小intlastFiledSize=(boolean.class.equals(lastFiledClass)||byte.class.equals(lastFiledClass))?1:(short.class.equals(lastFiledClass)||char.class.equals(lastFiledClass))?2:(int.class.equals(lastFiledClass)||float.class.equals(lastFiledClass))?4:8;returnmaxOffset+lastFiledSize;}/***申请一块固定大小的内存空间**@Description*通过Unsafe的publicnat