Unsafe初探

Unsafe

Unsafe 是sun.misc.Unsafe下的一个包，通过这个类可以直接使用底层native方法来获取和操作底层的数据，例如获取一个字段在内存中的偏移量，利用偏移量直接获取或修改一个字段的数据等等……

当然这个类正如他的名字一样：不安全的操作。如何理解这个不安全呢？在java的世界里所有的变量都是通过把代码编译成class字节码加载到JVM虚拟机中，通过虚拟机来操作内存中字段的数据，在此过程中，JVM帮程序员做了很多事情，其中大部分是内存的管理。

在JUC(java.util.concurrent)中使用了大量的Unsafe类（多线程、concurrentHashMap、AtomicInteger等等），他可以很方便的使用CAS来确保数据的可见性，同时比正常的Synchroized速度快很多。

使用Unsafe

private Unsafe() {}
//获取示例
public static Unsafe getUnsafe() {
        Class var0 = Reflection.getCallerClass();
        //必须使用BootClassLoader 加载类
        if(!VM.isSystemDomainLoader(var0.getClassLoader())) {
            throw new SecurityException("Unsafe");
        } else {
            return theUnsafe;
        }
    }

因为构造方法私有化，导致不能手动创建实例化，也就是我们平时所说的单例模式。我们可以从Unsafe类中的getUnsafe获取实例，但是返回theUnsafe实例前，会对类加载器进行判断，当不为BootClassLoader时，会抛出错误。

有两种解决方法：
- 当运行你的代码时使用bootclasspath选项并且指定你使用Unsafe类的路径到系统类中。（没有试过，我猜是用BootClassLoader来加载这个类，因为BootClassLoader默认加载rt.jar下的class文件）

java -Xbootclasspath:/usr/jdk1.7.0/jre/lib/rt.jar:
  你的类名

• 通过反射获取类中的theUnsafe

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

当获取Unsafe单例后就可以正常使用了CAS了。传送门：JAVA CAS原理深度分析

package day5;

import sun.misc.Unsafe;

import java.lang.reflect.Field;

/**
 * @author luokai
 * @date 2018/1/15
 */
public class UnsafeTest {


    // Unsafe mechanics
    private static final sun.misc.Unsafe U;
    private static final long SIZE;

    private transient volatile int size;


    static {
        try {
            //系统对Unsafe.getUnsafe 的调用有限制，类加载器必须的限制，但是我们可以使用反射进行获取
            //U = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
            Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
            field.setAccessible(true);
            U = (Unsafe) field.get(null);

            //获取size偏移量
            SIZE = U.objectFieldOffset
                    (UnsafeTest.class.getDeclaredField("size"));


        } catch (Exception e) {
            throw new Error(e);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        UnsafeTest unsafeTest = new UnsafeTest();
        unsafeTest.size = 2;
        //CAS方法
        System.out.println(U.compareAndSwapInt(unsafeTest, SIZE, 123, -1)); //失败
        System.out.println(U.compareAndSwapInt(unsafeTest, SIZE, unsafeTest.size, -1));
        System.out.println(unsafeTest.size);
    }
}