Java和C++語言的一個重要區(qū)別就是Java中我們無法直接操作一塊內(nèi)存區(qū)域讯沈，不能像C++中那樣可以自己申請內(nèi)存和釋放內(nèi)存婿奔。Java中的Unsafe類為我們提供了類似C++手動管理內(nèi)存的能力萍摊。
Unsafe類，全限定名是sun.misc.Unsafe穷劈，從名字中我們可以看出來這個類對普通程序員來說是“危險”的，一般應(yīng)用開發(fā)者不會用到這個類社证。
Unsafe類是"final"的练湿，不允許繼承。且構(gòu)造函數(shù)是private的:
public final class Unsafe {
private static final Unsafe theUnsafe;
public static final int INVALID_FIELD_OFFSET = -1;
private static native void registerNatives();
// 構(gòu)造函數(shù)是private的辽俗，不允許外部實例化
private Unsafe() {
}
...
}
因此我們無法在外部對Unsafe進行實例化崖飘。
獲取Unsafe
Unsafe無法實例化杈女，那么怎么獲取Unsafe呢？答案就是通過反射來獲取Unsafe：
public Unsafe getUnsafe() throws IllegalAccessException {
Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
unsafeField.setAccessible(true);
Unsafe unsafe = (Unsafe) unsafeField.get(null);
return unsafe;
}
主要功能
Unsafe的功能如下圖：
普通讀寫
通過Unsafe可以讀寫一個類的屬性，即使這個屬性是私有的啰劲，也可以對這個屬性進行讀寫蝇裤。
讀寫一個Object屬性的相關(guān)方法
public native int getInt(Object var1, long var2);
public native void putInt(Object var1, long var2, int var4);
getInt用于從對象的指定偏移地址處讀取一個int。putInt用于在對象指定偏移地址處寫入一個int恋拍。其他的primitive type也有對應(yīng)的方法藕甩。
Unsafe還可以直接在一個地址上讀寫
public native byte getByte(long var1);
public native void putByte(long var1, byte var3);
getByte用于從指定內(nèi)存地址處開始讀取一個byte。putByte用于從指定內(nèi)存地址寫入一個byte悯姊。其他的primitive type也有對應(yīng)的方法悯许。
volatile讀寫
普通的讀寫無法保證可見性和有序性辉阶，而volatile讀寫就可以保證可見性和有序性瘩扼。
public native int getIntVolatile(Object var1, long var2);
public native void putIntVolatile(Object var1, long var2, int var4);
getIntVolatile方法用于在對象指定偏移地址處volatile讀取一個int集绰。putIntVolatile方法用于在對象指定偏移地址處volatile寫入一個int谆棺。
volatile讀寫相對普通讀寫是更加昂貴的，因為需要保證可見性和有序性碍岔，而與volatile寫入相比putOrderedXX寫入代價相對較低类早，putOrderedXX寫入不保證可見性捏肢，但是保證有序性饥侵，所謂有序性躏升，就是保證指令不會重排序。
有序?qū)懭?/h2>
有序?qū)懭胫槐ＷC寫入的有序性，不保證可見性藕赞，就是說一個線程的寫入不保證其他線程立馬可見。
public native void putOrderedObject(Object var1, long var2, Object var4);
public native void putOrderedInt(Object var1, long var2, int var4);
public native void putOrderedLong(Object var1, long var2, long var4);
直接內(nèi)存操作
我們都知道Java不可以直接對內(nèi)存進行操作双霍，對象內(nèi)存的分配和回收都是由JVM幫助我們實現(xiàn)的批销。但是Unsafe為我們在Java中提供了直接操作內(nèi)存的能力均芽。
// 分配內(nèi)存
public native long allocateMemory(long var1);
// 重新分配內(nèi)存
public native long reallocateMemory(long var1, long var3);
// 內(nèi)存初始化
public native void setMemory(long var1, long var3, byte var5);
// 內(nèi)存復(fù)制
public native void copyMemory(Object var1, long var2, Object var4, long var5, long var7);
// 清除內(nèi)存
public native void freeMemory(long var1);
CAS相關(guān)
JUC中大量運用了CAS操作，可以說CAS操作是JUC的基礎(chǔ)深纲，因此CAS操作是非常重要的湃鹊。Unsafe中提供了int,long和Object的CAS操作：
public final native boolean compareAndSwapObject(Object var1, long var2, Object var4, Object var5);
public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);
public final native boolean compareAndSwapLong(Object var1, long var2, long var4, long var6);
CAS一般用于樂觀鎖，它在Java中有廣泛的應(yīng)用怀愧，ConcurrentHashMap余赢，ConcurrentLinkedQueue中都有用到CAS來實現(xiàn)樂觀鎖。
偏移量相關(guān)
public native long staticFieldOffset(Field var1);
public native long objectFieldOffset(Field var1);
public native Object staticFieldBase(Field var1);
public native int arrayBaseOffset(Class<?> var1);
public native int arrayIndexScale(Class<?> var1);
staticFieldOffset方法用于獲取靜態(tài)屬性Field在對象中的偏移量毕贼，讀寫靜態(tài)屬性時必須獲取其偏移量。objectFieldOffset方法用于獲取非靜態(tài)屬性Field在對象實例中的偏移量蛤奢，讀寫對象的非靜態(tài)屬性時會用到這個偏移量鬼癣。staticFieldBase方法用于返回Field所在的對象。arrayBaseOffset方法用于返回數(shù)組中第一個元素實際地址相對整個數(shù)組對象的地址的偏移量啤贩。arrayIndexScale方法用于計算數(shù)組中第一個元素所占用的內(nèi)存空間待秃。
線程調(diào)度
public native void unpark(Object var1);
public native void park(boolean var1, long var2);
public native void monitorEnter(Object var1);
public native void monitorExit(Object var1);
public native boolean tryMonitorEnter(Object var1);
park方法和unpark方法相信看過LockSupport類的都不會陌生，這兩個方法主要用來掛起和喚醒線程痹屹。LockSupport中的park和unpark方法正是通過Unsafe來實現(xiàn)的：
// 掛起線程
public static void park(Object blocker) {
Thread t = Thread.currentThread();
setBlocker(t, blocker); // 通過Unsafe的putObject方法設(shè)置阻塞阻塞當(dāng)前線程的blocker
UNSAFE.park(false, 0L); // 通過Unsafe的park方法來阻塞當(dāng)前線程章郁，注意此方法將當(dāng)前線程阻塞后，當(dāng)前線程就不會繼續(xù)往下走了志衍，直到其他線程unpark此線程
setBlocker(t, null); // 清除blocker
}
// 喚醒線程
public static void unpark(Thread thread) {
if (thread != null)
UNSAFE.unpark(thread);
}
monitorEnter方法和monitorExit方法用于加鎖暖庄，Java中的synchronized鎖就是通過這兩個指令來實現(xiàn)的楼肪。
類加載
public native Class<?> defineClass(String var1, byte[] var2, int var3, int var4, ClassLoader var5, ProtectionDomain var6);
public native Class<?> defineAnonymousClass(Class<?> var1, byte[] var2, Object[] var3);
public native Object allocateInstance(Class<?> var1) throws InstantiationException;
public native boolean shouldBeInitialized(Class<?> var1);
public native void ensureClassInitialized(Class<?> var1);
defineClass方法定義一個類培廓，用于動態(tài)地創(chuàng)建類。
defineAnonymousClass用于動態(tài)的創(chuàng)建一個匿名內(nèi)部類春叫。
allocateInstance方法用于創(chuàng)建一個類的實例肩钠，但是不會調(diào)用這個實例的構(gòu)造方法，如果這個類還未被初始化暂殖，則初始化這個類价匠。
shouldBeInitialized方法用于判斷是否需要初始化一個類。
ensureClassInitialized方法用于保證已經(jīng)初始化過一個類呛每。
內(nèi)存屏障
public native void loadFence();
public native void storeFence();
public native void fullFence();
loadFence：保證在這個屏障之前的所有讀操作都已經(jīng)完成踩窖。
storeFence：保證在這個屏障之前的所有寫操作都已經(jīng)完成。
fullFence：保證在這個屏障之前的所有讀寫操作都已經(jīng)完成晨横。
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