Java為什么會引入及如何使用Unsafe
綜述
sun.misc.Unsafe至少從2004年Java1.4開始就存在于Java中了。在Java9中，為了提高JVM的可維護性，Unsafe和許多其他的東西一起都被作為內部使用類隱藏起來了。但是究竟是什么取代Unsafe不得而知，個人推測會有不止一樣來取代它，那么問題來了，到底為什么要使用Unsafe？
做一些Java語言不允許但是又十分有用的事情
很多低級語言中可用的技巧在Java中都是不被允許的。對大多數開發者而言這是件好事，既可以拯救你，也可以拯救你的同事們。同樣也使得導入開源代碼更容易了，因為你能掌握它們可以造成的最大的災難上限。或者至少明確你可以不小心失誤的界限。如果你嘗試地足夠努力，你也能造成損害。
那你可能會奇怪，為什么還要去嘗試呢？當建立庫時，Unsafe中很多（但不是所有）方法都很有用，且有些情況下，除了使用JNI，沒有其他方法做同樣的事情，即使它可能會更加危險同時也會失去Java的“一次編譯，永久運行”的跨平臺特性。
對象的反序列化
當使用框架反序列化或者構建對象時，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置函數，或者更準確一點是能直接設置內部字段甚至是final字段的函數。問題是你想創建一個對象的實例，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。
public class A implements Serializable {
private final int num;
public A(int num) {
System.out.println("Hello Mum");
this.num = num;
}
public int getNum() {
return num;
}
} 在這個類中，應該能夠重建和設置final字段，但如果你不得不調用構造函數時，它就可能做一些和反序列化無關的事情。有了這些原因，很多庫使用Unsafe創建實例而不是調用構造函數。
Unsafe unsafe = getUnsafe(); Class aClass = A.class; A a = (A) unsafe.allocateInstance(aClass);
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。
線程安全的直接獲取內存
Unsafe的另外一個用途是線程安全的獲取非堆內存。ByteBuffer函數也能使你安全的獲取非堆內存或是DirectMemory，但它不會提供任何線程安全的操作。你在進程間共享數據時使用Unsafe尤其有用。
import sun.misc.Unsafe;
import sun.nio.ch.DirectBuffer;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.lang.reflect.Field;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
public class PingPongMapMain {
public static void main(String... args) throws IOException {
boolean odd;
switch (args.length < 1 ? "usage" : args[0].toLowerCase()) {
case "odd":
odd = true;
break;
case "even":
odd = false;
break;
default:
System.err.println("Usage: java PingPongMain [odd|even]");
return;
}
int runs = 10000000;
long start = 0;
System.out.println("Waiting for the other odd/even");
File counters = new File(System.getProperty("java.io.tmpdir"), "counters.deleteme");
counters.deleteOnExit();
try (FileChannel fc = new RandomAccessFile(counters, "rw").getChannel()) {
MappedByteBuffer mbb = fc.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, 1024);
long address = ((DirectBuffer) mbb).address();
for (int i = -1; i < runs; i++) {
for (; ; ) {
long value = UNSAFE.getLongVolatile(null, address);
boolean isOdd = (value & 1) != 0;
if (isOdd != odd)
// wait for the other side.
continue;
// make the change atomic, just in case there is more than one odd/even process
if (UNSAFE.compareAndSwapLong(null, address, value, value + 1))
break;
}
if (i == 0) {
System.out.println("Started");
start = System.nanoTime();
}
}
}
System.out.printf("... Finished, average ping/pong took %,d ns%n",
(System.nanoTime() - start) / runs);
}
static final Unsafe UNSAFE;
static {
try {
Field theUnsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
theUnsafe.setAccessible(true);
UNSAFE = (Unsafe) theUnsafe.get(null);
} catch (Exception e) {
throw new AssertionError(e);
}
}
} 當你分別在兩個程序，一個輸入odd一個輸入even，中運行時，可以看到兩個進程都是通過持久化共享內存交換數據的。
在每個程序中，將相同的磁盤緩存映射到進程中。內存中實際上只有一份文件的副本存在。這意味著內存可以共享，前提是你使用線程安全的操作，比如volatile變量和CAS操作。（譯注：CAS Compare and Swap 無鎖算法）
在兩個進程之間有83ns的往返時間。當考慮到System V IPC（進程間通信）大約需要2500ns，而且用IPC volatile替代persisted內存，算是相當快的了。
Unsafe適合在工作中使用嗎？
個人不建議直接使用Unsafe。它遠比原生的Java開發所需要的測試多。基于這個原因建議還是使用經過測試的庫。如果你只是想自己用Unsafe，建議你最好在一個獨立的類庫中進行全面的測試。這限制了Unsafe在你的應用程序中的使用方式，但會給你一個更安全的Unsafe。
總結
Unsafe在Java中是很有趣的一個存在，你可以一個人在家里隨便玩玩。它也有一些工作的應用程序特別是在寫底層庫的時候，但總的來說，使用經過測試的Unsafe庫比直接用要好。
原文鏈接： Peter Lawrey 翻譯： ImportNew.com - 范 忠瑞
譯文鏈接： http://www.importnew.com/14511.html