04.Unsafe类

Unsafe

1.介绍

Unsafe是位于sun.misc包下的一个类，主要提供一些用于执行低级别、不安全的底层操作，如直接访问系统内存资源、自主管理内存资源等，Unsafe大量的方法都是native方法，基于C++语言实现，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

从名字中我们可以看出来这个类对普通程序员来说是“危险”的，一般的应用开发都不会涉及到此类，Java官方也不建议直接在应用程序中使用

Unsafe的功能如下图所示：

从JDK9开始，会尽可能使用VarHandle代替Unsafe，实际上VarHandle内部有几个内存屏障相关的方法还是基于Unsafe。可以说，Unsafe是更底层的API，建议使用VarHandle而不是Unsafe

2.使用建议

1. Unsafe有可能在未来的JDK版本移除或者不允许Java应用代码使用，这一点可能导致使用了Unsafe的应用无法运行在高版本的JDK。
2. Unsafe的不少方法中必须提供原始地址（内存地址）和被替换对象的地址，偏移量要自己算，一旦出现问题就是JVM崩溃级别的异常，会导致整个JVM实例崩溃，表现为应用程序突然挂
3. Unsafe提供的直接内存访问的方法中使用的内存不受JVM管理（无法GC），需要手动管理，一旦出现疏忽很有可能成为内存泄漏的源头

3.使用场景

• 高性能需求：通过直接操作内存和对象，可以避免许多不必要的检查和开销，从而提升性能，这在高性能库中尤为重要
• 底层实现：一些底层的JVM功能或库（如直接内存访问，CAS操作）需要使用Unsafe来实现

4.创建Unsafe对象

问题

Unsafe是饿汉单例模式的，在使用getUnsafe去获取Unsafe对象会判断类加载器是不是BootStrap加载器不是就抛出异常，可见Unsafe这个类是不希望被使用的，如果要获取他有两种方式第一种就是使用BootStrap加载器第二种就是通过反射

源码

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

反射获取Unsafe对象

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

public class JvmUtil {
    public static Unsafe getUnsafe{
        try{
            Field theUnsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
            theUnsafe.setAccessible(true);
            return (Unsafe) theUnsafe.get(null);
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}