java对象的内存布局:利用sun.misc.Unsafe获取类字段的偏移地址和读取字段的值

Posted 2020-06-14

在上一篇文章中。我们列出了计算java对象大小的几个结论以及jol工具的使用，jol工具的源代码有兴趣的能够去看下。如今我们利用JDK中的sun.misc.Unsafe来计算下字段的偏移地址，一则验证下之前文章中的结论，再则跟jol输出结果对照下。怎样获取sun.misc.Unsafe对象。能够參考这篇文章。

public class VO
{
	public int a = 0;
	
	public long b = 0;
	
	public static String c= "123";
	
	public static Object d= null;
	
	public static int e = 100;
}

1.获取实例字段的偏移地址

// 获取实例字段的偏移地址,偏移最小的那个字段(仅挨着头部)就是对象头的大小
System.out.println(unsafe.objectFieldOffset(VO.class.getDeclaredField("a")));
System.out.println(unsafe.objectFieldOffset(VO.class.getDeclaredField("b")));

// fieldOffset与objectFieldOffset功能一样,fieldOffset是过时方法,最好不要再使用
System.out.println(unsafe.fieldOffset(VO.class.getDeclaredField("b")));

2.获取数组的头部大小和元素大小

// 数组第一个元素的偏移地址,即数组头占用的字节数
int[] intarr = new int[0];
System.out.println(unsafe.arrayBaseOffset(intarr.getClass()));

// 数组中每一个元素占用的大小
System.out.println(unsafe.arrayIndexScale(intarr.getClass()));

Unsafe类中有非常多以BASE_OFFSET结尾的常量，比方ARRAY_INT_BASE_OFFSET等，这些常量值是通过arrayBaseOffset方法得到的。arrayBaseOffset方法是一个本地方法，能够获取数组第一个元素的偏移地址。Unsafe类中还有非常多以INDEX_SCALE结尾的常量，比方 ARRAY_INT_INDEX_SCALE 等。这些常量值是通过arrayIndexScale方法得到的。将arrayBaseOffset与arrayIndexScale配合使用，能够定位数组中每一个元素在内存中的位置。

3.获取类的静态字段偏移

// 获取类的静态字段偏地址
System.out.println(unsafe.staticFieldOffset(VO.class.getDeclaredField("c")));
System.out.println(unsafe.staticFieldOffset(VO.class.getDeclaredField("d")));

// 获取静态字段的起始地址,通过起始地址和偏移地址,就能够获取静态字段的值了
// 仅仅只是静态字段的起始地址,类型不是long,而是Object类型
Object base1 = unsafe.staticFieldBase(VO.class);
Object base2 = unsafe.staticFieldBase(VO.class.getDeclaredField("d"));
System.out.println(base1==base2);//true

4.获取操作系统的位数

//  Report the size in bytes of a native pointer.
//  返回4或8,代表是32位还是64位操作系统。
System.out.println(unsafe.addressSize());
// 返回32或64,获取操作系统是32位还是64位
System.out.println(System.getProperty("sun.arch.data.model"));

通过上面的几段代码。我们可以成功获取类中各个字段的偏移地址，这跟jol工具的输出结果和我们的结论是一致的。

有了字段的偏移地址，在加上对象的起始地。我们就行通过Unsafe直接获取字段的值了。

5.读取对象实例字段的值

//获取实例字段的属性值
VO vo = new VO();
vo.a = 10000;
long aoffset = unsafe.objectFieldOffset(VO.class.getDeclaredField("a"));
int va = unsafe.getInt(vo, aoffset);
System.out.println("va="+va);

6.获取静态字段的属性值

VO.e = 1024;
Field sField = VO.class.getDeclaredField("e");
Object base = unsafe.staticFieldBase(sField);
long offset = unsafe.staticFieldOffset(sField);
System.out.println(unsafe.getInt(base, offset));//1024

能够看到Unsafe功能是非常强大的，位java语言提供了更底层的功能。