Unsafe -- Java的魔法类(一)

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一、简介

​ Unsafe，顾名思义，不安全的；Unsafe类位于sun.misc包下，执行低级、不安全操作的方法集合。对于号称是安全的编程语言Java来说，无疑它是个例外，不仅仅是因为它可以堆内存进行操作，还是通过非常规化手段获取到对象，还是对线程调度毛手毛脚，总是它不属于Java标准。因此，引得他的上司一度想干掉他(Oracle曾公开声明计划在jdk9去除Unsafe类)，无奈他的势力分布太广泛，许多高性能开发库，例如Netty, Hadoop, Kafka等。Unsafe类使Java拥有了像C语言的指针一样操作内存空间的能力，同时也带来了指针的问题。过度的使用Unsafe类会使得出错的几率变大，因此Java官方并不建议使用的。但不得不提到，Unsafe类在提升Java运行效率，增强Java语言底层资源操作能力方面起到了很大的作用。

二、获取Unsafe实例

​ Unsafe类使用了单例模式，需要通过一个静态方法getUnsafe()进行获取。由于Unsafe类比较不安全，所以Unsafe类被创造的时候被做了些限制。普通方式进行获取实例会报java.lang.SecurityException: Unsafe异常, 原因是因为在进行获取Unsafe实例时，当且仅当调用getUnsafe方法的类为引导类加载器所加载时合法。源码如下：

1public static Unsafe getUnsafe() {
2        Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
3        if (!VM.isSystemDomainLoader(caller.getClassLoader()))
4            throw new SecurityException("Unsafe");
5        return theUnsafe;
6    }

网上通常有两类方式进行获取Unsafe实例：一类是把要获取Unsafe实例的类所在jar包路径追加到默认的bootstrap路径中。另外一种则是通过反射进行获取；示例如下：

1Field declaredField = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
2declaredField.setAccessible(true);
3Unsafe unsafe = (Unsafe) declaredField.get(null);

三、Unsafe的一些方法的简单介绍

1、CAS类

• java.util.concurrent.atomic相关类
• Java AQS
• CurrentHashMap

2、线程调度

• 线程挂起、恢复 park(boolean isAbsolute, long time) / unpark(Object thread)
• 获取、释放锁 monitorEnter(Object o) / monitorExit(Object o)

3、内存操作类

• 分配、拷贝、扩充、释放堆外内存
• 设置、获得给定地址中的值

4、系统相关

• 返回内存页大小
• 返回系统指针

5、数组相关

• 返回数组元素内存大小
• 返回数组首元素偏移地址

6、内存屏障

• 禁止load、store重排序

7、对象操作

• 获取对象成员属性在内存偏移量
• 非常规对象实例化
• 存储、获取指定偏移地址的变量值(包含延迟生效、volatile语义)

8、Class相关

• 动态创建类（普通类、匿名类）
• 获取field的内存地址偏移量
• 检测、确保类初始化