前言
简直每个应用 Java开发的工具、软件基础设施、高性能开发库都在底层应用了sun.misc.Unsafe，比方Netty、Cassandra、Hadoop、Kafka等。
Unsafe类在晋升Java运行效率，加强Java语言底层操作能力方面起了很大的作用。但Unsafe类在sun.misc包下，不属于Java规范。
很早之前，在浏览并发编程相干类的源码时，看到Unsafe类，产生了一个纳闷：既然是并发编程中用到的类，为什么命名为Unsafe呢？
深刻理解之后才晓得，这里的Unsafe并不是说线程平安与否，而是指：该类对于一般的程序员来说是”危险“的，个别利用开发者不会也不应该用到此类。
因为Unsafe类性能过于弱小，提供了一些能够绕开JVM的更底层性能。它让Java领有了像C语言的指针一样操作内存空间的能力，可能晋升效率，但也带来了指针的问题。官网并不倡议应用，也没提供文档反对，甚至打算在高版本中去掉该类。
但对于开发者来说，理解该类提供的性能更有助于咱们学习CAS、并发编程等相干的常识，还是十分有必要学习和理解的。
Unsafe的结构
Unsafe类是"final"的，不容许继承，且构造函数是private，应用了单例模式来通过一个静态方法getUnsafe()来获取。
private Unsafe() { } @CallerSensitive public static Unsafe getUnsafe() { Class var0 = Reflection.getCallerClass(); if (!VM.isSystemDomainLoader(var0.getClassLoader())) { throw new SecurityException("Unsafe"); } else { return theUnsafe; } }在getUnsafe办法中对单例模式中的对象创立做了限度，如果是一般的调用会抛出一个SecurityException异样。只有由主类加载器加载的类能力调用这个办法。
那么，如何取得Unsafe类的对象呢？通常采纳反射机制：
public static Unsafe getUnsafe() throws IllegalAccessException { Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0]; unsafeField.setAccessible(true); return (Unsafe) unsafeField.get(null);}当取得Unsafe对象之后，就能够”随心所欲“了。上面就来看看，通过Unsafe办法，咱们能够做些什么。
Unsafe的次要性能
可先从依据下图从整体上理解一下Unsafe提供的性能：
上面筛选重要的性能进行解说。
一、内存治理
Unsafe的内存治理性能次要包含：一般读写、volatile读写、有序写入、间接操作内存等分配内存与开释内存的性能。
一般读写
Unsafe能够读写一个类的属性，即使这个属性是公有的，也能够对这个属性进行读写。
// 获取内存地址指向的整数public native int getInt(Object var1, long var2);// 将整数写入指定内存地址public native void putInt(Object var1, long var2, int var4);getInt用于从对象的指定偏移地址处读取一个int。putInt用于在对象指定偏移地址处写入一个int。其余原始类型也提供有对应的办法。
另外，Unsafe的getByte、putByte办法提供了间接在一个地址上进行读写的性能。
volatile读写
一般的读写无奈保障可见性和有序性，而volatile读写就能够保障可见性和有序性。
// 获取内存地址指向的整数，并反对volatile语义public native int getIntVolatile(Object var1, long var2);// 将整数写入指定内存地址，并反对volatile语义public native void putIntVolatile(Object var1, long var2, int var4);volatile读写要保障可见性和有序性，绝对一般读写更加低廉。
有序写入
有序写入只保障写入的有序性，不保障可见性，就是说一个线程的写入不保障其余线程立马可见。
// 将整数写入指定内存地址、有序或者有提早的办法public native void putOrderedInt(Object var1, long var2, int var4);而与volatile写入相比putOrderedXX写入代价绝对较低，putOrderedXX写入不保障可见性，然而保障有序性，所谓有序性，就是保障指令不会重排序。
间接操作内存
Unsafe提供了间接操作内存的能力：
// 分配内存public native long allocateMemory(long var1);// 从新分配内存public native long reallocateMemory(long var1, long var3);// 内存初始化public native void setMemory(long var1, long var3, byte var5);// 内存复制public native void copyMemory(Object var1, long var2, Object var4, long var5, long var7);// 革除内存public native void freeMemory(long var1);对应操作内存，也提供了一些获取内存信息的办法：
// 获取内存地址public native long getAddress(long var1);public native int addressSize();public native int pageSize();值得注意的是：利用copyMemory办法能够实现一个通用的对象拷贝办法，无需再对每一个对象都实现clone办法，但只能做到对象浅拷贝。
二、非常规对象实例化
通常，咱们通过new或反射来实例化对象，而Unsafe类提供的allocateInstance办法，能够间接生成对象实例，且无需调用构造方法和其余初始化办法。
这在对象反序列化的时候会很有用，可能重建和设置final字段，而不须要调用构造方法。
// 间接生成对象实例，不会调用这个实例的构造方法public native Object allocateInstance(Class<?> var1) throws InstantiationException;三、类加载
通过以下办法，能够实现类的定义、创立等操作。
// 办法定义一个类，用于动静地创立类public native Class<?> defineClass(String var1, byte[] var2, int var3, int var4, ClassLoader var5, ProtectionDomain var6);// 动静的创立一个匿名外部类public native Class<?> defineAnonymousClass(Class<?> var1, byte[] var2, Object[] var3);// 判断是否须要初始化一个类public native boolean shouldBeInitialized(Class<?> var1);// 保障曾经初始化过一个类public native void ensureClassInitialized(Class<?> var1);四、偏移量相干
Unsafe提供以下办法获取对象的指针，通过对指针进行偏移，不仅能够间接批改指针指向的数据（即便它们是公有的），甚至能够找到JVM曾经认定为垃圾、能够进行回收的对象。
// 获取动态属性Field在对象中的偏移量，读写动态属性时必须获取其偏移量public native long staticFieldOffset(Field var1);// 获取非动态属性Field在对象实例中的偏移量，读写对象的非动态属性时会用到这个偏移量public native long objectFieldOffset(Field var1);// 返回Field所在的对象public native Object staticFieldBase(Field var1);// 返回数组中第一个元素理论地址绝对整个数组对象的地址的偏移量public native int arrayBaseOffset(Class<?> var1);// 计算数组中第一个元素所占用的内存空间public native int arrayIndexScale(Class<?> var1);五、数组操作
数组操作提供了以下办法：
// 获取数组第一个元素的偏移地址public native int arrayBaseOffset(Class<?> var1);// 获取数组中元素的增量地址public native int arrayIndexScale(Class<?> var1);arrayBaseOffset与arrayIndexScale配合起来应用，就能够定位数组中每个元素在内存中的地位。
因为Java的数组最大值为Integer.MAX_VALUE，应用Unsafe类的内存调配办法能够实现超大数组。实际上这样的数据就能够认为是C数组，因而须要留神在适合的工夫开释内存。
六、线程调度
线程调度相干办法如下：
// 唤醒线程public native void unpark(Object var1);// 挂起线程public native void park(boolean var1, long var2);// 用于加锁，已废除public native void monitorEnter(Object var1);// 用于加锁，已废除public native void monitorExit(Object var1);// 用于加锁，已废除public native boolean tryMonitorEnter(Object var1);通过park办法将线程进行挂起， 线程将始终阻塞到超时或中断条件呈现。unpark办法能够终止一个挂起的线程，使其恢复正常。
整个并发框架中对线程的挂起操作被封装在LockSupport类中，LockSupport类中有各种版本pack办法，但最终都调用了Unsafe.park()办法。
七、CAS操作
Unsafe类的CAS操作可能是应用最多的办法。它为Java的锁机制提供了一种新的解决办法，比方AtomicInteger等类都是通过该办法来实现的。compareAndSwap办法是原子的，能够防止沉重的锁机制，进步代码效率。
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个别用于乐观锁，它在Java中有宽泛的利用，ConcurrentHashMap，ConcurrentLinkedQueue中都有用到CAS来实现乐观锁。
八、内存屏障
JDK8新引入了用于定义内存屏障、防止代码重排的办法：
// 保障在这个屏障之前的所有读操作都曾经实现public native void loadFence();// 保障在这个屏障之前的所有写操作都曾经实现public native void storeFence();// 保障在这个屏障之前的所有读写操作都曾经实现public native void fullFence();九、其余
当然，Unsafe类中还提供了大量其余的办法，比方下面提到的CAS操作，以AtomicInteger为例，当咱们调用getAndIncrement、getAndDecrement等办法时，实质上调用的就是Unsafe的getAndAddInt办法。
public final int getAndIncrement() { return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, 1);}public final int getAndDecrement() { return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, -1);}在实际的过程中，如果浏览其余框架或类库实现，当发现用到Unsafe类，可对照该类的整体性能，联合利用场景进行剖析，即可大略理解其性能。
小结
通过本文的剖析，想必大家在浏览源码时，再遇到Unsafe类的调用，肯定大略猜出它是用来干什么的。应用Unsafe类的次要目标大多数状况下是为了晋升运行效率、加强性能。但同时也面临着出错、内存治理等危险。只有深刻理解，且有必要的状况下才倡议应用。
博主简介：《SpringBoot技术底细》技术图书作者，热爱钻研技术，写技术干货文章。
公众号：「程序新视界」，博主的公众号，欢送关注~
技术交换：请分割博主微信号：zhuan2quan