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）