RAII（Resource Acquisition Is Initialization），也稱為“資源獲取就是初始化”，是C++語(yǔ)言的一種管理資源、避免泄漏的慣用法。C++標(biāo)準(zhǔn)保證任何情況下，已構(gòu)造的對(duì)象最終會(huì)銷毀，即它的析構(gòu)函數(shù)最終會(huì)被調(diào)用。簡(jiǎn)單的說(shuō)，RAII的做法是使用一個(gè)對(duì)象，在其構(gòu)造時(shí)獲取資源，在對(duì)象生命期控制范圍之下對(duì)資源的訪問(wèn)始終保持有效，最后在對(duì)象析構(gòu)的時(shí)候釋放資源。
在HotSpot VM中，RAII對(duì)內(nèi)存資源的管理和釋放、明確定義范圍鎖及記錄重要信息等方面起到了非常重要的作用。下面詳細(xì)介紹一下。

1、定義范圍鎖

在HotSpot VM中，整個(gè)系統(tǒng)正確的運(yùn)轉(zhuǎn)需要非常多的鎖，這些鎖很多都是通過(guò)RAII技術(shù)來(lái)管理的。
舉個(gè)例子，如下：

class MutexLocker {
private:
    pthread_mutex_t *_mtx;
public:
    MutexLocker(pthread_mutex_t *mtx) {
        if (mtx) {
            _mtx = mtx;
            pthread_mutex_lock(_mtx);
        }
    }
    ~MutexLocker() {
        if (_mtx)
            pthread_mutex_unlock(_mtx);
    }
};

在類的構(gòu)造和析構(gòu)函數(shù)中對(duì)互斥量進(jìn)行加載和釋放鎖。也就是說(shuō)，當(dāng)對(duì)象創(chuàng)建的時(shí)候會(huì)自動(dòng)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，當(dāng)對(duì)象超出作用域的時(shí)候會(huì)自動(dòng)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)。

現(xiàn)在我們通過(guò)如上的類將一段代碼保護(hù)起來(lái)，防止產(chǎn)生并發(fā)問(wèn)題：

// 初始化互斥鎖
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void init(){
    MutexLocker locker(&mutex);
    // 整個(gè)方法都會(huì)在同步鎖的保護(hù)下執(zhí)行
}

我們還可以通過(guò)匿名塊來(lái)進(jìn)一步細(xì)化鎖控制的范圍。當(dāng)進(jìn)入作用域范圍時(shí)，C++會(huì)自動(dòng)調(diào)用MutexLocker的構(gòu)造函數(shù)，當(dāng)出了作用域范圍時(shí)，會(huì)調(diào)用MutexLocker析構(gòu)函數(shù)。這樣通過(guò)類來(lái)管理鎖資源，將資源和對(duì)象的生命周期綁定。在Java中有個(gè)類似的、飽受詬病的一種釋放資源的辦法，重寫finalize()方法，由于開(kāi)發(fā)人員無(wú)法對(duì)Java對(duì)象的生命周期進(jìn)行精確控制，而是托管給了Java虛擬機(jī)GC，所以對(duì)象什么時(shí)候回收是一個(gè)未知數(shù)，為應(yīng)用程序埋下了一個(gè)定時(shí)炸彈。不過(guò)另外一個(gè)類似的語(yǔ)法try-with-resources提倡使用。
在HotSpot VM中，在runtime/mutex.hpp文件中定義了互斥量Mutex，這個(gè)互斥量繼承自Monitor，HotSpot VM內(nèi)部的并發(fā)非常依賴Monitor。在runtime/mutexLocker.hpp文件中定義了MutexLocker、MutexLockerEx等類來(lái)控制鎖范圍。

2、管理內(nèi)存資源

管理內(nèi)存資源的一些類有HandleMark、ResourceMark等，HandleMark用來(lái)管理句柄，ResourceMark用來(lái)管理臨時(shí)使用的內(nèi)存。
HandleMark我在之前已經(jīng)介紹的非常詳細(xì)了，可參考如下文章：

http://www.dbjr.com.cn/article/115051.htm

http://www.dbjr.com.cn/program/297764rfl.htm

ResourceMark的實(shí)現(xiàn)也非常類似。
由于Java類常量池中的字符串、還有一些公共字符串在HotSpot VM中都用Symbol實(shí)例來(lái)表示，如果想要看某個(gè)Klass實(shí)例表示的具體的類名稱，我有時(shí)候會(huì)這樣做：

{
 ResourceMark rm;
 Symbol *sym = _klass->name();
 const char *klassName = (sym->as_C_string());
 // ...
}

調(diào)用的as_C_string()函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下：

char* Symbol::as_C_string() const {
  int len = utf8_length();
  char* str = (char*) resource_allocate_bytes( (len + 1) * sizeof(char) );
  return as_C_string(str, len + 1);
}
extern char* resource_allocate_bytes(size_t size, AllocFailType alloc_failmode) {
  ResourceArea* ra = Thread::current()->resource_area();
  return ra->allocate_bytes(size, alloc_failmode);
}

可以看到從ResourceArea中申請(qǐng)了內(nèi)存，那就必須要記錄，完成調(diào)用之后恢復(fù)調(diào)用之前的樣子，這樣才不會(huì)讓內(nèi)存處在不一致的狀態(tài)，從而導(dǎo)致崩潰，所以必須要使用ResourceMark。

3、保存重要信息

閱讀HotSpot VM源代碼的人一定會(huì)對(duì)JavaCalls::call_helper()函數(shù)中的如下這段代碼不陌生：

從HotSpot VM內(nèi)部調(diào)用Java方法時(shí)，通常會(huì)調(diào)用到call_helper()函數(shù)，所以這也是HotSpot VM調(diào)用Java主類main()方法的關(guān)鍵入口，在這個(gè)函數(shù)中我們能夠看到HandleMark的使用，另外還有一個(gè)JavaCallWrapper，這個(gè)類主要有2個(gè)作用：
（1）管理內(nèi)存資源，在 http://www.dbjr.com.cn/article/75222.htm已經(jīng)詳細(xì)介紹過(guò)，這里不再介紹。
（2）記錄Java調(diào)用棧的重要信息，退棧等操作非常依賴這些信息。
變量名叫l(wèi)ink非常貼切，它的起用就是將Java棧連接起來(lái)，其大概的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下圖所示。

后面我們?cè)诮榻B具體的知識(shí)點(diǎn)時(shí)再詳細(xì)介紹這些內(nèi)容。

RAII技術(shù)被認(rèn)為是C++中管理資源的最佳方法，進(jìn)一步引申，使用RAII技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)安全、簡(jiǎn)潔的狀態(tài)管理，編寫出優(yōu)雅的異常安全的代碼。它利用棧對(duì)象在離開(kāi)作用域后自動(dòng)析構(gòu)的語(yǔ)言特點(diǎn)，將受限資源的生命周期綁定到該對(duì)象上，當(dāng)對(duì)象析構(gòu)時(shí)以達(dá)到自動(dòng)釋放資源的目的。

簡(jiǎn)單而言RAII就是指資源在我們拿到時(shí)就已經(jīng)初始化，一旦不在需要該資源就可以自動(dòng)釋放該資源。

到此這篇關(guān)于C++ RAII在HotSpot VM中的重要應(yīng)用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ RAII應(yīng)用內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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