VarHandle 编程模式：现代化替代 Unsafe

本文目录#

• VarHandle 简介
• 创建示例
• 常用操作
• 应用场景
• 注意事项
• 自检清单
• 参考资料

VarHandle 简介#

VarHandle 在 JDK 9 引入，提供类型安全、内存语义明确的变量访问 API，替代 sun.misc.Unsafe。支持原子操作、内存屏障、数组/字段访问。

创建示例#

record Counter() {
    static final VarHandle VALUE;
    static {
        try {
            VALUE = MethodHandles.lookup()
                .findVarHandle(Counter.class, "value", long.class);
        } catch (ReflectiveOperationException e) {
            throw new ExceptionInInitializerError(e);
        }
    }
    private volatile long value;
}

Counter counter = new Counter();
VALUE.getAndAdd(counter, 1L);

常用操作#

• get, set, getVolatile, setRelease, compareAndSet, getAndAdd；
• 数组访问：MethodHandles.arrayElementVarHandle(long[].class)；
• 内存屏障：getAcquire, setRelease, getOpaque, setOpaque。

应用场景#

• 自定义并发容器、锁；
• 性能优化：在高频路径替代 Atomic*；
• 与 Fences 组合实现高性能队列（如 JEP 266 Flow API）。

注意事项#

• VarHandle 使用需处理 ReflectiveOperationException；
• 对私有字段需在同一模块内或使用 privateLookupIn；
• 仍需遵守内存模型规则，正确选择访问模式；
• 与 JPMS 结合时注意 opens 权限。

自检清单#

• 是否选择合适的内存语义方法（Acquire/Release/Opaque）？
• 是否避免不必要的反射成本，如缓存 VarHandle？
• 是否在模块化环境下配置 opens 以允许访问？

参考资料#

• VarHandle API 文档：https://docs.oracle.com/javase/17/docs/api/java.base/java/lang/invoke/VarHandle.html
• JEP 193: Variable Handles：https://openjdk.org/jeps/193
• Java Concurrency Performance Tuning (VarHandle章节)

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