Java操作系统硬件的方法Unsafe

Posted 2020-11-10 时间的朋友

通常Java代码都是运行在JVM中而不能直接访问系统硬件如进行内存分配释放等，但如果有需要跳过JVM直接用Java访问系统硬件，比如像C语言指针一样操作的话就可以调用Unsafe对象相关方法。

1、Unsafe说明

Unsafe类在sun.misc包下，不属于Java标准。但是很多Java基础类库，包括一些高性能的开发库都是基于Unsafe类开发的，比如Netty、Hadoop、Kafka、JUC并发包的基础AQS依赖的CAS操作和LockSupport类等。Unsafe在提升Java运行效率，增强Java底层操作能力方面起了很大的作用。但它大部分操作都是绕过JVM通过JNI完成的，因此它分配的内存需要手动free，过度的使用Unsafe类会让出错几率变大，所以是非常危险的，Java官方不建议直接使用。

2、Unsafe类的使用

Unsafe类是一个单例，可通过getUnsafe方法获取，但内部会检查限制，只有是系统类加载器加载的类才能调用，否则会抛出异常。可通过JVM启动参数-Xbootclasspath指定要启动的类为启动类或通过反射获取到它的实例【Unsafe类中有一个私有的成员变量theUnsafe，我们可以用反射将其实例的访问属性设置为true，然后通过File的get方法获取】。

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

获取到Unsafe的实例之后，我们就可以实现如下功能

1. 内存管理：内存的分配、释放、拷贝等，利用copyMemory方法可以实现一个通用的对象浅拷贝方法。
2. 非常规对象的实例化：使用allocateInstance方法能直接生成实例对象，无需调用构造方法和它的初始化方法，在对象反序列化时会很有用，能重建和设置final字段而不要调用构造方法。
3. 操作类、对象、变量：获取对象指针，修改指针指向的数据。
4. 数组操作：使用Unsafe类的内存分配方法可以实现超大数组，但注意要自己释放内存。
5. 多线程同步：CAS操作、锁机制，LockSupport的pack、unpark方法最终都是调用了Unsafe的pack、unpack方法。
6. 内存屏障：在Java8中新引入的，用于定义内存屏障，避免代码重排。

3、Java9中Unsafe的变化

1. Unsafe包路径发生变化，被移动到jdk.internal.misc包下。
2. 增加了非常详细的注释，增加一个静态方法，可以直接拿到theUnsafe对象。

说一说Java的Unsafe类

https://blog.csdn.net/luzheqi/article/details/79097682