unsafe能做什么？1.內存管理：直接分配、釋放內存，拷貝內存區域。2.cas操作：實現無鎖并發編程。3.對象操作：創建對象實例，修改對象字段（包括final字段）。4.線程調度：掛起和恢復線程。5.類加載：定義和加載類。6.其他：訪問系統信息、執行本地代碼等。為何使用unsafe？性能優化，在高并發或需直接操作內存的場景下顯著提升效率。使用風險包括安全漏洞、可移植性差、維護困難。應用場景如高性能數據結構、內存數據庫、rpc框架、jvm底層實現。獲取實例通常通過反射，并調整jvm參數。常用方法包括allocatememory、freememory、cas相關操作等。安全使用應限制范圍、充分測試、理解原理、嚴格審查。它被認為危險是因為打破Java內存安全模型，可能導致內存泄漏、程序崩潰等問題。使用unsafe不一定代表代碼質量差，關鍵在于合理使用與風險控制。未來版本可能不會直接移除，但會限制其使用并提供替代方案如varhandle、jni、高性能集合庫等。
Java中的Unsafe類，簡單來說，就是Java提供的一個后門，允許你直接操作內存，繞過JVM的安全機制。這既是它的強大之處，也是它危險的根源。它能讓你做很多正常情況下Java做不到的事情，比如直接分配內存、操作對象內部的私有變量等等。
Unsafe類主要作用是提供了一些繞開JVM安全機制的方法，允許Java代碼像C/c++一樣直接操作內存。
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Unsafe能做什么？
- 內存管理： 直接分配、釋放內存，拷貝內存區域。
- CAS操作： 無鎖并發編程的基礎，Compare and Swap。
- 對象操作： 創建對象實例，修改對象字段，甚至包括final修飾的字段。
- 線程調度： 線程掛起和恢復。
- 類加載： 定義類，加載類。
- 其他： 訪問系統信息，執行本地代碼等等。
為什么要用Unsafe？
性能！在某些極端情況下，使用Unsafe可以顯著提升性能。例如，高并發場景下的無鎖數據結構，或者需要直接操作內存的場景。
使用Unsafe的風險是什么？
- 安全風險： Unsafe繞過了JVM的安全機制，如果使用不當，可能導致程序崩潰、數據損壞，甚至被惡意利用。
- 可移植性問題： Unsafe依賴于底層平臺，在不同的操作系統或JVM上，行為可能不一致。
- 維護性問題： 使用Unsafe的代碼通常難以理解和維護，容易出錯。
Unsafe的使用場景有哪些？
高性能數據結構
例如，ConcurrentHashMap的底層實現就用到了Unsafe的CAS操作，來實現無鎖并發更新。
內存數據庫
一些內存數據庫，如redis的Java客戶端，會使用Unsafe來直接操作內存，提高性能。
RPC框架
一些RPC框架，為了提高序列化和反序列化的性能，會使用Unsafe來直接操作對象字段。
JVM底層
JVM本身也大量使用了Unsafe，例如，sun.misc.signal類，用于處理信號。
如何獲取Unsafe實例？
Unsafe類的構造方法是私有的，不能直接創建實例。通常，可以通過反射來獲取Unsafe實例：
import java.lang.reflect.Field; import sun.misc.Unsafe; public class UnsafeUtils { private static Unsafe unsafe; static { try { Field f = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe"); f.setAccessible(true); unsafe = (Unsafe) f.get(null); } catch (Exception e) { throw new RuntimeException(e); } } public static Unsafe getUnsafe() { return unsafe; } }
注意，這段代碼需要添加–add-opens java.base/java.lang=ALL-UNNAMED到JVM啟動參數中，才能訪問Unsafe類的私有字段。或者，在模塊描述符中打開訪問權限。
Unsafe的常用方法有哪些？
- allocateMemory(long bytes)： 分配指定大小的內存。
- freeMemory(long address)： 釋放指定地址的內存。
- putByte(long address, byte x)： 在指定地址寫入一個字節。
- getByte(long address)： 從指定地址讀取一個字節。
- putint(Object o, long offset, int x)： 在指定對象的指定偏移量處寫入一個整數。
- getInt(Object o, long offset)： 從指定對象的指定偏移量處讀取一個整數。
- compareAndSwapInt(Object o, long offset, int expected, int x)： 比較并交換指定對象的指定偏移量處的整數。
- getObject(Object o, long offset)： 從指定對象的指定偏移量處讀取一個對象引用。
- putObject(Object o, long offset, Object x)： 在指定對象的指定偏移量處寫入一個對象引用。
- objectFieldOffset(Field f)： 獲取指定字段在對象中的偏移量。
- allocateInstance(Class> cls)： 創建指定類的實例，但不調用構造方法。
如何安全地使用Unsafe？
- 最小化使用范圍： 盡量將Unsafe的使用限制在最小的范圍內，并進行封裝。
- 充分測試： 對使用Unsafe的代碼進行充分的測試，確保沒有潛在的風險。
- 了解底層原理： 深入了解Unsafe的底層原理，避免出現意想不到的錯誤。
- 代碼審查： 對使用Unsafe的代碼進行嚴格的代碼審查，確保代碼的安全性。
為什么Unsafe會被認為是“危險”的？
因為它打破了Java的內存安全模型。Java通過JVM的內存管理機制，避免了C/C++中常見的內存泄漏、野指針等問題。而Unsafe允許你直接操作內存，這意味著你可以像C/C++一樣，手動分配和釋放內存，這也就引入了潛在的風險。
使用Unsafe是否意味著代碼一定不好？
不一定。在某些特定的場景下，使用Unsafe可以顯著提升性能。關鍵在于，你需要充分了解Unsafe的風險，并采取相應的措施來避免這些風險。如果你的代碼不需要極致的性能，或者你對Unsafe的風險沒有充分的了解，那么最好還是避免使用它。
Unsafe在未來的Java版本中會被移除嗎？
這是一個很有意思的問題。雖然Unsafe被認為是“危險”的，但是它在Java生態系統中扮演著重要的角色。很多高性能的庫和框架都依賴于Unsafe。如果直接移除Unsafe，會對這些庫和框架造成很大的影響。
因此，更有可能的是，Java會逐步限制Unsafe的使用范圍，并提供一些更安全、更高級的API來替代Unsafe的功能。例如，Java 9引入了VarHandle，它提供了一種更安全、更靈活的方式來訪問對象字段。
替代Unsafe的方案有哪些？
- VarHandle： Java 9引入的VarHandle，提供了一種更安全、更靈活的方式來訪問對象字段，可以替代Unsafe的部分功能。
- JNI： 如果你需要訪問底層平臺的功能，可以使用JNI。JNI允許你使用C/C++編寫代碼，并在Java中調用這些代碼。
- 高性能集合庫： 例如，eclipse Collections、HPPC等，這些庫提供了很多高性能的數據結構，可以替代Unsafe的部分使用場景。
- Java Native Memory Tracking (NMT): 用于追蹤JVM使用的Native Memory，幫助定位內存泄漏問題，雖然不能直接替代Unsafe，但可以更好地監控和管理Unsafe分配的內存。
