Java sun.misc.unsafe类

　　Java是一个安全的开发工具，它阻止开发人员犯很多低级的错误，而大部份的错误都是基于内存管理方面的。如果你想搞破坏，可以使用Unsafe这个类。这个类是属于sun.*API中的类，并且它不是J2SE中真正的一部份，因此你可能找不到任何的官方文档，更可悲的是，它也没有比较好的代码文档。

Unsafe的功能：

 

 

 

1、实例化sun.misc.Unsafe

如果你尝试创建Unsafe类的实例，基于以下两种原因是不被允许的。

1）、Unsafe类的构造函数是私有的；

2）、虽然它有静态的getUnsafe()方法，但是如果你尝试调用Unsafe.getUnsafe()，会得到一个SecutiryException（因为要求调用unsafe的类为bootstrap类加载器所加载）。这个类只有被JDK信任的类实例化。但是这总会是有变通的解决办法的，一个简单的方式就是使用反射进行实例化：

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

注：IDE如Eclipse会对这样的使用报错，不过不用担心，直接运行代码就行。

（还有一种解决方法，就是将Eclipse中这种限制由错误，修改为警告，具体操作为将Windows->Preference...->Java->Compiler->Errors/Warnings中的"DeprecatedandrestrictedAPI"，级别由Error修改为Warning就可以了）

现在进入主题，使用这个对象我们可以做如下“有趣的”事情。

2、使用sun.misc.Unsafe

2.1、突破限制创建实例

通过allocateInstance()方法，你可以创建一个类的实例，但是却不需要调用它的构造函数、初使化代码、各种JVM安全检查以及其它的一些底层的东西。即使构造函数是私有，我们也可以通过这个方法创建它的实例。

    public class UnsafeDemo {  
        public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, SecurityException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException, InstantiationException {  
            Field f = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe"); // Internal reference  
            f.setAccessible(true);  
            Unsafe unsafe = (Unsafe) f.get(null);  
      
            // This creates an instance of player class without any initialization  
            Player p = (Player) unsafe.allocateInstance(Player.class);  
            System.out.println(p.getAge()); // Print 0  
      
            p.setAge(45); // Let's now set age 45 to un-initialized object  
            System.out.println(p.getAge()); // Print 45  
        }  
    }  
      
    class Player {  
        private int age = 12;  
      
        private Player() {  
            this.age = 50;  
        }  
      
        public int getAge() {  
            return this.age;  
        }  
      
        public void setAge(int age) {  
            this.age = age;  
        }  
    }  

2.2、直接申请、操作物理内存（Java中Bits.byteOrder()就用了此法）

        Field f = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe"); // Internal reference
        f.setAccessible(true);
        Unsafe unsafe = (Unsafe) f.get(null);
        long a = unsafe.allocateMemory(8);
        System.out.printf("0x%2X 0x%2X\n", a, (a + 1));
        try {    
            unsafe.putLong(a, 0x0102030405060708L);
            byte b = unsafe.getByte(a);
            System.out.println(b);

        } finally {
            unsafe.freeMemory(a);
        }

2.3、常量Integer.MAX_VALUE是JAVA中数组长度的最大值，如果想创建一个非常大的数组（虽然在通常的应用中不可能会用上，且可能会导致JVM挂掉），可以通过对内存进行直接分配实现。

// 虽然可分批的元素个数（Long.MAX_VALUE）比Java本身的（Integer.MAX_VALUE）大，但可能会导致JVM挂掉。
class SuperArray {
    Unsafe unsafe;
    private long address;// 字节数组起始地址
    private byte byteLenOfElementType;// 一个元素所占字节数
    private long size;// 元素个数

    /**
     * 初始化一个大数组
     * 
     * @param elemet_num
     *            元素的个数
     * @param bytes_of_element_type
     *            每个元素占用的字节数
     */
    public SuperArray(Unsafe unsafe, long elemet_num, byte bytes_of_element_type) {
        this.unsafe = unsafe;
        this.byteLenOfElementType = bytes_of_element_type;
        this.size = elemet_num;

        // 得到分配内存的起始地址
        this.address = unsafe.allocateMemory(size * byteLenOfElementType);
    }

    /**
     * 给数组某个元素赋值
     * 
     * @param index
     *            元素下标
     * @param value
     *            元素值
     */
    public void set(long index, byte[] value) {
        long startAddr = address + index * byteLenOfElementType;
        for (byte i = 0; i < byteLenOfElementType; i++) {
            unsafe.putByte(startAddr + i, value[i]);
        }
    }

    public byte[] get(long idx) {
        byte[] res = new byte[byteLenOfElementType];
        long startAddr = address + idx * byteLenOfElementType;
        for (byte i = 0; i < byteLenOfElementType; i++) {
            res[i] = unsafe.getByte(startAddr + i);
        }
        return res;
    }

    public long size() {
        return size;
    }
}

3、参考资料

1、Java Magic. Part 4: sun.misc.Unsafe

2、http://blog.csdn.net/fenglibing/article/details/17138079

3、https://blog.csdn.net/javazejian/article/details/72772470（更多Unsafe相关）  

4、https://tech.meituan.com/2019/02/14/talk-about-java-magic-class-unsafe.html （美团技术团队文章）