你一定不知道的Java Unsafe用法詳解
Unsafe是什么
首先我們說Unsafe類位于rt.jar里面sun.misc包下面，Unsafe翻譯過來是不安全的，這倒不是說這個類是不安全的，而是說開發(fā)人員使用Unsafe是不安全的，也就是不推薦開發(fā)人員直接使用Unsafe。而且Oracle JDK源碼包里面是沒有Unsafe的源碼的。其實JUC包里面的類大部分都用到了Unsafe，可以說Unasfe是java并發(fā)包的基石。
如何正確地獲取Unsafe對象
我們從源碼中看如何獲取Unsafe對象
private Unsafe() {
}
首先構造方法私有化，這就說明我們不能通過new Unsafe的方式創(chuàng)建Unsafe對象。
@CallerSensitive
public static Unsafe getUnsafe() {
Class var0 = Reflection.getCallerClass();
if (!VM.isSystemDomainLoader(var0.getClassLoader())) {
throw new SecurityException("Unsafe");
} else {
return theUnsafe;
}
}
我又發(fā)現(xiàn)有一個靜態(tài)方法，方法名為getUnsafe，而且返回值為Unsafe，看來調用這個方法可以獲取Unsafe對象。
為此我又編寫了如下代碼測試這樣是否行得通
public static void main(String[] args) throws Exception{
Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
System.out.println(unsafe);
}
誰知道控制臺竟然報錯了
看錯誤提示信息是權限方面的錯誤，但是我看AtomicBoolean類獲取Unsafe的方式就是調用getUnsafe方法，可能是只允許JDK內部的類可以通過這種方式訪問吧，這里我們不深究，再想別的辦法獲取。
繼續(xù)看源碼找突破口
Unsafe類里面第一個常量是 private static final Unsafe theUnsafe; 用static和final修飾而且沒有直接賦值，這就說明肯定有靜態(tài)代碼塊對theUnsafe賦值了，然后再類的底部發(fā)現(xiàn)了。
static {
registerNatives();
Reflection.registerMethodsToFilter(Unsafe.class, new String[]{"getUnsafe"});
theUnsafe = new Unsafe();
ARRAY_BOOLEAN_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(boolean[].class);
ARRAY_BYTE_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(byte[].class);
ARRAY_SHORT_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(short[].class);
ARRAY_CHAR_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(char[].class);
ARRAY_INT_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(int[].class);
ARRAY_LONG_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(long[].class);
ARRAY_FLOAT_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(float[].class);
ARRAY_DOUBLE_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(double[].class);
ARRAY_OBJECT_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(Object[].class);
ARRAY_BOOLEAN_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(boolean[].class);
ARRAY_BYTE_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(byte[].class);
ARRAY_SHORT_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(short[].class);
ARRAY_CHAR_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(char[].class);
ARRAY_INT_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(int[].class);
ARRAY_LONG_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(long[].class);
ARRAY_FLOAT_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(float[].class);
ARRAY_DOUBLE_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(double[].class);
ARRAY_OBJECT_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(Object[].class);
ADDRESS_SIZE = theUnsafe.addressSize();
}
第四行對theUnsafe進行了賦值。也就是說在類加載完成后Unsafe里面的theUnsafe常量就已經賦值好了Unsafe對象，如果我們想獲取Unsafe對象只要用反射拿到theUnsafe屬性就可以了。
/**
* 獲得Unsafe
* @throws NoSuchFieldException
* @throws IllegalAccessException
*/
public static Unsafe getUnsafe() throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
//私有屬性可以訪問
field.setAccessible(true);
Unsafe unsafe = (Unsafe) field.get(null);
System.out.println(unsafe);
return unsafe;
}
Unsafe實現(xiàn)CAS鎖
CAS是compare and swap的縮寫，中文翻譯成比較并交換。 在juc包下Atomic開頭的類都是使用的CAS鎖實現(xiàn)的并發(fā)條件下對一個變量賦值不覆蓋的。我們也可以自己使用Unsafe實現(xiàn)CAS鎖。
interface Counter{
void increment();
long getCounter();
}
/**
* 自己用unsafe實現(xiàn)CAS鎖
*/
static class CasCounter implements Counter{
private volatile long counter = 0;
private Unsafe unsafe;
private long offset;
CasCounter() throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
unsafe = getUnsafe();
//獲得該類counter屬性內存偏移量起始位置
offset = unsafe.objectFieldOffset(CasCounter.class.getDeclaredField("counter"));
}
@Override
public void increment() {
long current = counter;
//循環(huán)判斷是否賦值成功 第一個參數為調用本方法的對象，第二個參數為要更改屬性的內存偏移量，第三個參數是未修改之前的值，第四個參數是想要修改為那個值。
while (!unsafe.compareAndSwapLong(this,offset,current,current+1)){
current = counter;
}
}
@Override
public long getCounter() {
return counter;
}
}
這里我們主要看unsafe.objectFieldOffset(CasCounter.class.getDeclaredField("counter"));這一行代碼，因為通過CAS對屬性值進行更改是直接在內存上進行更改的，所以我們需要拿到這個對象的counter屬性的內存偏移量。
再看increment方法，這里我們在更改之前先拿到counter的值，unsafe.compareAndSwapLong方法就是根據內存偏移量進行更改值的，第一個參數確定那個對象，第二個參數確定那個屬性，第三個參數比對要更改屬性的原值，第四個參數要更改的值。如果更改成功則返回true，更改失敗返回false。這里的邏輯是更改失敗就一直更改，知道更改成功才跳出循環(huán)。這樣就會有效的防止屬性值被覆蓋的問題。 我們寫的CasCounter類就實現(xiàn)了AtomicInteger類的部分功能。
使用Unsafe創(chuàng)建對象
我們都知道反射可以‘走后門'創(chuàng)建對象，其實Unsafe也是可以的
static class Simple{
static {
System.out.println("類初始化");
}
private long l = 0;
public Simple(){
this.l = 1;
System.out.println("對象初始化");
}
public long get(){
return l;
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
Unsafe unsafe = getUnsafe();
//相當于直接在內存中開辟一塊地址,不運行構造方法
Simple simple = (Simple) unsafe.allocateInstance(Simple.class);
System.out.println("通過unsafe創(chuàng)建對象不會運行構造方法: " + simple.get());
System.out.println("但是可以通過對象獲得class對象" + simple.getClass());
System.out.println("也可以拿到類加載器 " + simple.getClass().getClassLoader());
}
控制臺輸出如下
這里我們發(fā)現(xiàn)使用Unsafe創(chuàng)建對象并沒有運行構造方法，而只是將對象創(chuàng)建出來了。而使用反射創(chuàng)建對象是會運行構造方法的和使用new的方式創(chuàng)建對象別無二致。所以不推薦使用Unsafe創(chuàng)建對象。
Unsafe加載類
既然Unsafe是直接操作的內存那應該也可以加載類，下面我們看看Unsafe是如何加載類的。
我們先自己編寫A類
public class A
{
private int i = 0;
public A(){
this.i = 10;
}
public int get(){
return i;
}
}
然后運行javac A.java 生成A.class此時A.class的位置是F:\tmp
其次我們編寫Unsafe加載class的代碼
/**
* 通過class文件獲得二進制
* @return
* @throws IOException
*/
public static byte[] loadClassContent() throws IOException {
File file = new File("F:\\tmp\\a.class");
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
byte[] content = new byte[(int) file.length()];
fis.read(content);
fis.close();
return content;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
Unsafe unsafe = getUnsafe();
byte[] bytes = loadClassContent();
Class<?> aClass = unsafe.defineClass(null, bytes, 0, bytes.length,null,null);
Method get = aClass.getMethod("get");
int i = (int) get.invoke(aClass.newInstance(), null);
System.out.println(i);
}
這里unsafe.defineClass方法就是加載類的方法。
運行后輸出結果為10
這樣我們就實現(xiàn)了通過Unsafe加載類。
Unsafe更改私有屬性值
我們都知道反射可以更改對象私有屬性值，其實Unsafe也可以直接更改私有屬性值，代碼如下
static class Guard{
private int ACCESS_ALLOWED = 1;
private boolean allow(){
return 42==ACCESS_ALLOWED;
}
public void work(){
if (allow()){
System.out.println("你進行了暗箱操作");
}
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
Unsafe unsafe = getUnsafe();
Guard guard = new Guard();
Field access_allowed = guard.getClass().getDeclaredField("ACCESS_ALLOWED");
unsafe.putInt(guard,unsafe.objectFieldOffset(access_allowed),42);
guard.work();
}
輸出結果為 你進行了暗箱操作 ，putInt方法第一個參數是要更改的屬性屬于哪個對象，第二個參數是要更改屬性的內存偏移量，第三個參數是要改成什么值。其實就是直接更改指定內存地址中的int屬性的值。這樣我們就完成了使用Unsafe更改對象私有屬性值。
Unsafe類能直接操作內存的特性決定了它能走太多的后門了，而且大部分方法都是native修飾的，底層調用的C++。估計這也是Unsafe的不安全的原因。
總結
到此這篇關于Java Unsafe用法詳解的文章就介紹到這了,更多相關Java Unsafe用法內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
相關文章
Spring Boot項目利用Redis實現(xiàn)session管理實例
本篇文章主要介紹了Spring Boot項目利用Redis實現(xiàn)session管理實例，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2017-06-06
為了能夠更快更清晰地搞清對象之間的調用關系，我經常需要用到序列圖。手動畫序列圖還是很麻煩費時的，不過?IDEA?提供了一個叫做SequenceDiagram?的插件幫助我們解決這個問題。通SequenceDiagram?這個插件，我們一鍵可以生成時序圖2022-01-01
這篇文章主要介紹了Java注解處理器簡單實例，具有一定借鑒價值,需要的朋友可以參考下2018-01-01
Spring Cloud Eureka 服務上下線監(jiān)控的實現(xiàn)
這篇文章主要介紹了Spring Cloud Eureka 服務上下線監(jiān)控的實現(xiàn)，小編覺得挺不錯的，現(xiàn)在分享給大家，也給大家做個參考。一起跟隨小編過來看看吧2018-09-09
mybatis實現(xiàn)遍歷Map的key和value
這篇文章主要介紹了mybatis實現(xiàn)遍歷Map的key和value方式，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。如有錯誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教2022-01-01
這篇文章主要介紹了Java內存模型知識詳解，文中通過對內存訪問時的交互關系圖解介紹的十分詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧2020-07-07
這篇文章主要介紹使用 Java作為客戶端 與受 mTLS 保護的服務交互。為了對我們的 Java 客戶端進行 ssl 配置，我們需要先設置一個 SSLContext。這簡化了事情，因為 SSLContext 可用于各種 http 客戶端,接下來我們一起進入下面文章了解具體內容,需要的朋友可以參考一下2021-11-11
Java使用JavaMail API發(fā)送和接收郵件的代碼示例
JavaMail是Oracle甲骨文開發(fā)的Java郵件類API,支持多種郵件協(xié)議,這里我們就來看一下Java使用JavaMail API發(fā)送和接收郵件的代碼示例2016-06-06
java?中的HashMap的底層實現(xiàn)和元素添加流程
這篇文章主要介紹了java?中的HashMap的底層實現(xiàn)和元素添加流程，HashMap?是使用頻率最高的數據類型之一，同時也是面試必問的問題之一，尤其是它的底層實現(xiàn)原理，下文更多詳細內容，需要的小伙伴可以參考一下2022-05-05
這篇文章主要介紹了利用maven deploy上傳本地jar至私服的方法,本文結合實例代碼給大家介紹的非常詳細，需要的朋友可以參考下2023-02-02