Unsafe方法学习

介绍

unsafe类主要是用于提供一些用于执行低级别、不安全操作的方法，如直接访问系统内存资源、自主管理内存资源等，这些方法在提升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。

unsafe提供的这些功能实现需要依赖本地方法。是通过Java中其他编程语言编写的方法。

Unsafe的创建

java 复制代码

private Unsafe() {
}

@CallerSensitive
public static Unsafe getUnsafe() {
    Class var0 = Reflection.getCallerClass();
    if (!VM.isSystemDomainLoader(var0.getClassLoader())) {
        throw new SecurityException("Unsafe");
    } else {
        return theUnsafe;
    }
}

static {
        registerNatives();
        Reflection.registerMethodsToFilter(Unsafe.class, new String[]{"getUnsafe"});
        theUnsafe = new Unsafe();
        ARRAY_BOOLEAN_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(boolean[].class);
        ARRAY_BYTE_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(byte[].class);
        ARRAY_SHORT_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(short[].class);
        ARRAY_CHAR_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(char[].class);
        ARRAY_INT_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(int[].class);
        ARRAY_LONG_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(long[].class);
        ARRAY_FLOAT_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(float[].class);
        ARRAY_DOUBLE_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(double[].class);
        ARRAY_OBJECT_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(Object[].class);
        ARRAY_BOOLEAN_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(boolean[].class);
        ARRAY_BYTE_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(byte[].class);
        ARRAY_SHORT_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(short[].class);
        ARRAY_CHAR_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(char[].class);
        ARRAY_INT_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(int[].class);
        ARRAY_LONG_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(long[].class);
        ARRAY_FLOAT_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(float[].class);
        ARRAY_DOUBLE_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(double[].class);
        ARRAY_OBJECT_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(Object[].class);
        ADDRESS_SIZE = theUnsafe.addressSize();
    }

Unsafe的创建是单例模式。采用的是饿汉式。

Unsafe方法的使用

java 复制代码

@CallerSensitive
public static Unsafe getUnsafe() {
    Class var0 = Reflection.getCallerClass();
    if (!VM.isSystemDomainLoader(var0.getClassLoader())) {
        throw new SecurityException("Unsafe");
    } else {
        return theUnsafe;
    }
}

在代码中直接调用getUnsafe方法，会对调用者的classLoader进行检查，判断当前类是否由Bootstrap classLoader加载，如果不是就抛出SecurityException异常。只有启动类加载器才能够调用Unsafe类中的方法，防止这些代码在不可信的代码中被调用。

获取实例

利用反射获取Unsafe类中已经实例化完成的单例对象theUnsafe。

java 复制代码

Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
field.setAccessible(true);
Unsafe unsafe = (Unsafe) field.get(null);

通过Java命令执行-Xbootclasspath/a把调用Unsafe相关方法的类A所在jar包路径追加到默认的bootstrap路径中，使得A被引导类加载器加载，从而通过Unsafe.getUnsafe发放安全的获取Unsafe实例。

java 复制代码

java -Xbootclasspath/a: ${path}   // 其中path为调用Unsafe相关方法的类所在jar包路径

Unsafe功能

Unsafe功能如下，可以被分为8类：

内存操作
内存屏障
对象操作
数组操作
CAS操作
CAS是CPU的原子指令，不会造成所谓的数据不一致问题，Unsafe提供的CAS方法底层实现即为CPU指令。
在Unsafe类中，提供了compareAndSwapObject、compareAndSwapInt、compareAndSwapLong方法来实现对Object、int、long类型的CAS操作。
以compareAndSwapInt方法为例：
java 复制代码
```
public final native boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset,int expected,int x);
```
参数o为需要更新的对象，offset是对象o中整形字段的偏移量，如果这个字段的值与excepted相同，则将字段的值设为x这个新值，并且此更新是不可被中断的，是一个原子操作。
注：被修改的对象的字段类型需要是基本数据类型。
线程调度
Class操作
系统信息

参考：

https://blog.csdn.net/weixin_46058921/article/details/143012338