前段時間因為看JUC的源碼,裡面有大量關于unsafe的操作,是以就來看看了.寫點筆記總結下(本文基于jdk1.8):
unsafe可以幫我們直接去操作硬體資源,當然了是借助java的jit來進行的,官方不推薦使用,因為不安全,例如你使用unsafe建立一個超級大的數組,但是這個數組jvm是不管理的,隻能你自己操作,容易oom,也不利于資源的回收.
好了,下面我們來看代碼,
1.擷取unsafe
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//1.最簡單的使用方式是基于反射擷取Unsafe執行個體
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Field f = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
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f.setAccessible(true);
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Unsafe unsafe = (Unsafe) f.get(null);
2.擷取unsafe
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private static Unsafe unsafe = null;
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private static Field getUnsafe = null;
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static {
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try {
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getUnsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
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getUnsafe.setAccessible(true);
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unsafe = (Unsafe) getUnsafe.get(null);
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} catch (NoSuchFieldException e) {
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e.printStackTrace();
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} catch (IllegalAccessException e) {
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e.printStackTrace();
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}
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}
随便隻要你高興,都可以擷取到unfase,因為涉及到unfase 的權限問題,是以,我們隻能使用這種方式擷取,不然就是權限異常,
操作方法:
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/**
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* 操作數組:
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* 可以擷取數組的在内容中的基本偏移量（arrayBaseOffset），擷取數組内元素的間隔（比例），
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* 根據數組對象和偏移量擷取元素值（getObject），設定數組元素值（putObject），示例如下。
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*/
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String[] strings = new String[]{"1", "2", "3"};
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long i = unsafe.arrayBaseOffset(String[].class);
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System.out.println("string[] base offset is :" + i);
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//every index scale
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long scale = unsafe.arrayIndexScale(String[].class);
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System.out.println("string[] index scale is " + scale);
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//print first string in strings[]
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System.out.println("first element is :" + unsafe.getObject(strings, i));
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//set 100 to first string
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unsafe.putObject(strings, i + scale * 0, "100");
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//print first string in strings[] again
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System.out.println("after set ,first element is :" + unsafe.getObject(strings, i + scale * 0));
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/**
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* 對象操作
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* 執行個體化Data
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*
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* 可以通過類的class對象建立類對象（allocateInstance），擷取對象屬性的偏移量（objectFieldOffset）
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* ，通過偏移量設定對象的值（putObject）
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*
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* 對象的反序列化
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* 當使用架構反序列化或者建構對象時，會假設從已存在的對象中重建，你期望使用反射來調用類的設定函數，
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* 或者更準确一點是能直接設定内部字段甚至是final字段的函數。問題是你想建立一個對象的執行個體，
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* 但你實際上又不需要構造函數，因為它可能會使問題更加困難而且會有副作用。
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*
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*/
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//調用allocateInstance函數避免了在我們不需要構造函數的時候卻調用它
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Data data = (Data) unsafe.allocateInstance(Data.class);
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data.setId(1L);
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data.setName("unsafe");
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System.out.println(data);
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//傳回成員屬性在記憶體中的位址相對于對象記憶體位址的偏移量
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Field nameField = Data.class.getDeclaredField("name");
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long fieldOffset = unsafe.objectFieldOffset(nameField);
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//putLong，putInt，putDouble，putChar，putObject等方法，直接修改記憶體資料（可以越過通路權限）
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unsafe.putObject(data,fieldOffset,"這是新的值");
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System.out.println(data.getName());
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/**
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* 我們可以在運作時建立一個類，比如從已編譯的.class檔案中。将類内容讀取為位元組數組，
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* 并正确地傳遞給defineClass方法；當你必須動态建立類，而現有代碼中有一些代理， 這是很有用的
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*/
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File file = new File("C:\\workspace\\idea2\\disruptor\\target\\classes\\com\\onyx\\distruptor\\test\\Data.class");
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FileInputStream input = new FileInputStream(file);
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byte[] content = new byte[(int)file.length()];
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input.read(content);
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Class c = unsafe.defineClass(null, content, 0, content.length,null,null);
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c.getMethod("getId").invoke(c.newInstance(), null);
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/**
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* 記憶體操作
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* 可以在Java記憶體區域中配置設定記憶體（allocateMemory），設定記憶體（setMemory，用于初始化），
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* 在指定的記憶體位置中設定值（putInt\putBoolean\putDouble等基本類型）
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*/
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//配置設定一個8byte的記憶體
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long address = unsafe.allocateMemory(8L);
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//初始化記憶體填充1
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unsafe.setMemory(address, 8L, (byte) 1);
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//測試輸出
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System.out.println("add byte to memory:" + unsafe.getInt(address));
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//設定0-3 4個byte為0x7fffffff
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unsafe.putInt(address, 0x7fffffff);
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//設定4-7 4個byte為0x80000000
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unsafe.putInt(address + 4, 0x80000000);
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//int占用4byte
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System.out.println("add byte to memory:" + unsafe.getInt(address));
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System.out.println("add byte to memory:" + unsafe.getInt(address + 4));
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/**
-
* CAS操作
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* Compare And Swap（比較并交換），當需要改變的值為期望的值時，那麼就替換它為新的值，是原子
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* （不可在分割）的操作。很多并發架構底層都用到了CAS操作，CAS操作優勢是無鎖，可以減少線程切換耗費
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* 的時間，但CAS經常失敗運作容易引起性能問題，也存在ABA問題。在Unsafe中包含compareAndSwapObject、
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* compareAndSwapInt、compareAndSwapLong三個方法，compareAndSwapInt的簡單示例如下。
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*/
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Data data = new Data();
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data.setId(1L);
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Field id = data.getClass().getDeclaredField("id");
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long l = unsafe.objectFieldOffset(id);
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id.setAccessible(true);
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//比較并交換，比如id的值如果是所期望的值1，那麼就替換為2，否則不做處理
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unsafe.compareAndSwapLong(data,1L,1L,2L);
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System.out.println(data.getId());
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/**
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* 常量擷取
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*
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* 可以擷取位址大小（addressSize），頁大小（pageSize），基本類型數組的偏移量
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* （Unsafe.ARRAY_INT_BASE_OFFSET\Unsafe.ARRAY_BOOLEAN_BASE_OFFSET等）、
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* 基本類型數組内元素的間隔（Unsafe.ARRAY_INT_INDEX_SCALE\Unsafe.ARRAY_BOOLEAN_INDEX_SCALE等）
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*/
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//get os address size
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System.out.println("address size is :" + unsafe.addressSize());
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//get os page size
-
System.out.println("page size is :" + unsafe.pageSize());
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//int array base offset
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System.out.println("unsafe array int base offset:" + Unsafe.ARRAY_INT_BASE_OFFSET);
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/**
-
* 線程許可
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* 許可線程通過（park），或者讓線程等待許可(unpark)，
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*/
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Thread packThread = new Thread(() -> {
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long startTime = System.currentTimeMillis();
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//納秒，相對時間park
-
unsafe.park(false,3000000000L);
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//毫秒，絕對時間park
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//unsafe.park(true,System.currentTimeMillis()+3000);
-
System.out.println("main thread end,cost :"+(System.currentTimeMillis()-startTime)+"ms");
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});
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packThread.start();
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TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
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//注釋掉下一行後，線程3秒數後進行輸出,否則在1秒後輸出
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unsafe.unpark(packThread);
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/**
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* Java數組大小的最大值為Integer.MAX_VALUE。使用直接記憶體配置設定，我們建立的數組大小受限于堆大小；
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* 實際上，這是堆外記憶體（off-heap memory）技術，在java.nio包中部分可用；
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*
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* 這種方式的記憶體配置設定不在堆上，且不受GC管理，是以必須小心Unsafe.freeMemory()的使用。
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* 它也不執行任何邊界檢查，是以任何非法通路可能會導緻JVM崩潰
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*/
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public class SuperArray {
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private static Unsafe unsafe = null;
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private static Field getUnsafe = null;
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static {
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try {
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getUnsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
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getUnsafe.setAccessible(true);
-
unsafe = (Unsafe) getUnsafe.get(null);
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} catch (NoSuchFieldException e) {
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e.printStackTrace();
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} catch (IllegalAccessException e) {
-
e.printStackTrace();
-
}
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}
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private final static int BYTE = 1;
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private long size;
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private long address;
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public SuperArray(long size) {
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this.size = size;
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address = unsafe.allocateMemory(size * BYTE);
-
}
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public void set(long i, byte value) {
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unsafe.putByte(address + i * BYTE, value);
-
}
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public int get(long idx) {
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return unsafe.getByte(address + idx * BYTE);
-
}
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public long size() {
-
return size;
-
}
-
public static void main(String[] args) {
-
long SUPER_SIZE = (long)Integer.MAX_VALUE * 2;
-
SuperArray array = new SuperArray(SUPER_SIZE);
-
System.out.println("Array size:" + array.size()); // 4294967294
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int sum=0;
-
for (int i = 0; i < 100; i++) {
-
array.set((long)Integer.MAX_VALUE + i, (byte)3);
-
sum += array.get((long)Integer.MAX_VALUE + i);
-
}
-
System.out.println(sum);
-
}
-
}
![代碼啟示[圖]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACwAAAAAAQABAAACAkQBADs=)