因为Netty里面用到了Unsafe对象,所以就回过头来看了一下
前言
Java 不能直接访问操作系统底层，而是通过本地方法来访问。Unsafe 类提供了硬件级别的原子操作。
Unsafe 类在 sun.misc 包下，不属于 Java 标准。很多 Java 的基础类库，包括一些被广泛使用的高性能开发库都是基于 Unsafe 类开发，比如 Netty 等。
Unsafe 是用于在实质上扩展 Java 语言表达能力、便于在更高层（Java 层）代码里实现原本要在更低层（C 层）实现的核心库功能用的。
这些功能包括裸内存的申请/释放/访问，低层硬件的 atomic/volatile 支持，创建未初始化对象等。
它原本的设计就只应该被标准库使用，因此不建议在生产环境中使用。
Unsafe 对象不能直接通过 new Unsafe() 或调用 Unsafe.getUnsafe() 获取。
Unsafe 被设计成单例模式，构造方法私有。
getUnsafe 被设计成只能从引导类加载器（bootstrap class loader）加载。
那么我们怎么来获取呢?
Field f = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
f.setAccessible(true);
Unsafe unsafe = (Unsafe) f.get(null);
常用方法
Class 相关
主要提供 Class 和它的静态字段的操作方法。
/静态属性的偏移量，用于在对应的 Class 对象中读写静态属性
public native long staticFieldOffset(Field f);
public native Object staticFieldBase(Field f);
//判断是否需要初始化一个类
public native boolean shouldBeInitialized(Class c);
//确保类被初始化
public native void ensureClassInitialized(Class c);
//定义一个类，可用于动态创建类
public native Class defineClass(String name, byte[] b, int off, int len, ClassLoader loader, ProtectionDomain protectionDomain);
//动态创建类
public native Class defineClass(String var1, byte[] var2, int var3, int var4);
//定义一个匿名类，可用于动态创建类
public native Class defineAnonymousClass(Class hostClass, byte[] data, Object[] cpPatches);
Object 相关
Java 中的基本类型（boolean、byte、char、short、int、long、float、double）及对象引用类型都有以下方法。
//获得对象的字段偏移量
public native long objectFieldOffset(Field f);
//获得给定对象地址偏移量的int值
public native int getInt(Object o, long offset);
//设置给定对象地址偏移量的int值
public native void putInt(Object o, long offset, int x);
//获得给定对象地址偏移量的值
public native Object getObject(Object o, long offset);
//设置给定对象地址偏移量的值
public native void putObject(Object o, long offset, Object x);
//创建对象，但并不会调用其构造方法。如果类未被初始化，将初始化类。
public native Object allocateInstance(Class cls) throws InstantiationException;
数组相关
通过 arrayBaseOffset 和 arrayIndexScale 可定位数组中每个元素在内存中的位置。
//返回数组中第一个元素的偏移地址
public native int arrayBaseOffset(Class arrayClass);
//boolean、byte、short、char、int、long、float、double，及对象类型均有以下方法
/** The value of {@code arrayBaseOffset(boolean[].class)} */
public static final int ARRAY_BOOLEAN_BASE_OFFSET = theUnsafe.arrayBaseOffset(boolean[].class);
/**
* Report the scale factor for addressing elements in the storage
* allocation of a given array class. However, arrays of "narrow" types
* will generally not work properly with accessors like {@link
* #getByte(Object, int)}, so the scale factor for such classes is reported
* as zero.
*
* @see #arrayBaseOffset
* @see #getInt(Object, long)
* @see #putInt(Object, long, int)
*/
//返回数组中每一个元素占用的大小
public native int arrayIndexScale(Class arrayClass);
//boolean、byte、short、char、int、long、float、double，及对象类型均有以下方法
/** The value of {@code arrayIndexScale(boolean[].class)} */
public static final int ARRAY_BOOLEAN_INDEX_SCALE = theUnsafe.arrayIndexScale(boolean[].class);
CAS 相关
compareAndSwap，内存偏移地址 offset，预期值 expected，新值 x。如果变量在当前时刻的值和预期值 expected 相等，尝试将变量的值更新为 x。如果更新成功，返回 true；否则，返回 false。
//更新变量值为x，如果当前值为expected
//o：对象 offset：偏移量 expected：期望值 x：新值
public final native boolean compareAndSwapObject(Object o, long offset, Object expected, Object x);
public final native boolean compareAndSwapInt(Object o, long offset, int expected, int x);
public final native boolean compareAndSwapLong(Object o, long offset, long expected, long x);
线程调度相关
主要包括监视器锁定、解锁等。
//取消阻塞线程
public native void unpark(Object thread);
//阻塞线程
public native void park(boolean isAbsolute, long time);
//获得对象锁
public native void monitorEnter(Object o);
//释放对象锁
public native void monitorExit(Object o);
//尝试获取对象锁，返回 true 或 false 表示是否获取成功
public native boolean tryMonitorEnter(Object o);
volatile 相关读写
//从对象的指定偏移量处获取变量的引用，使用 volatile 的加载语义
//相当于 getObject(Object, long) 的 volatile 版本
//从主存中获取值
public native Object getObjectVolatile(Object o, long offset);
//存储变量的引用到对象的指定的偏移量处，使用 volatile 的存储语义
//相当于 putObject(Object, long, Object) 的 volatile 版本
//设置值刷新主存
public native void putObjectVolatile(Object o, long offset, Object x);
/**
* Version of {@link #putObjectVolatile(Object, long, Object)}
* that does not guarantee immediate visibility of the store to
* other threads. This method is generally only useful if the
* underlying field is a Java volatile (or if an array cell, one
* that is otherwise only accessed using volatile accesses).
*/
public native void putOrderedObject(Object o, long offset, Object x);
/** Ordered/Lazy version of {@link #putIntVolatile(Object, long, int)} */
public native void putOrderedInt(Object o, long offset, int x);
/** Ordered/Lazy version of {@link #putLongVolatile(Object, long, long)} */
public native void putOrderedLong(Object o, long offset, long x);
内存屏障相关
JDK 1.8 引入 ，用于定义内存屏障，避免代码重排序。
//内存屏障，禁止 load 操作重排序，即屏障前的load操作不能被重排序到屏障后，屏障后的 load 操作不能被重排序到屏障前
public native void loadFence();
//内存屏障，禁止 store 操作重排序，即屏障前的 store 操作不能被重排序到屏障后，屏障后的 store 操作不能被重排序到屏障前
public native void storeFence();
//内存屏障，禁止 load、store 操作重排序
public native void fullFence();
内存管理（非堆内存）
allocateMemory 所分配的内存需要手动 free（不被 GC 回收）
//（boolean、byte、char、short、int、long、float、double) 都有以下 get、put 两个方法。
//获得给定地址上的 int 值
public native int getInt(long address);
//设置给定地址上的 int 值
public native void putInt(long address, int x);
//获得本地指针
public native long getAddress(long address);
//存储本地指针到给定的内存地址
public native void putAddress(long address, long x);
//分配内存
public native long allocateMemory(long bytes);
//重新分配内存
public native long reallocateMemory(long address, long bytes);
//初始化内存内容
public native void setMemory(Object o, long offset, long bytes, byte value);
//初始化内存内容
public void setMemory(long address, long bytes, byte value) {
setMemory(null, address, bytes, value);
}
//内存内容拷贝
public native void copyMemory(Object srcBase, long srcOffset, Object destBase, long destOffset, long bytes);
//内存内容拷贝
public void copyMemory(long srcAddress, long destAddress, long bytes) {
copyMemory(null, srcAddress, null, destAddress, bytes);
}
//释放内存
public native void freeMemory(long address);
系统相关
//返回指针的大小。返回值为 4 或 8。
public native int addressSize();
/** The value of {@code addressSize()} */
public static final int ADDRESS_SIZE = theUnsafe.addressSize();
//内存页的大小。
public native int pageSize();
其它
//获取系统的平均负载值，loadavg 这个 double 数组将会存放负载值的结果，nelems 决定样本数量，nelems 只能取值为 1 到 3，分别代表最近 1、5、15 分钟内系统的平均负载。
//如果无法获取系统的负载，此方法返回 -1，否则返回获取到的样本数量（loadavg 中有效的元素个数）。
public native int getLoadAverage(double[] loadavg, int nelems);
//绕过检测机制直接抛出异常。
public native void throwException(Throwable ee);
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