Java中的内存操作--sun.misc.Unsafe
1.背景
实习的时候一直使用的是Java，由于Java很少直接对内存进行操作，所以总感觉不踏实，就想着如何自己改写内存地址里面的值，修改函数的返回地址等， </br>在排除了使用JNI直接写C代码的方法后，我找到了Unsafe这个类，基本上能满足我想去内存中一日游的想法。
2.Unsafe类是啥
可以用来在任意内存地址位置（可以写到OS所在的低地址区域吗？）处读写数据，支持CAS原子操作；
3.Unsafe的使用
Unsafe对象不能直接通过new Unsafe()或调用Unsafe.getUnsafe()获取，原因如下：
- 不能直接new Unsafe()，原因是Unsafe被设计成单例模式，构造方法是私有的；
- 不能通过调用Unsafe.getUnsafe()获取，因为getUnsafe被设计成只能从引导类加载器（bootstrap class loader）加载，从getUnsafe的源码中也可以看出来，如下：
@CallerSensitive
public static Unsafe getUnsafe() {
//得到调用该方法的Class对象
Class cc = Reflection.getCallerClass();
//判断调用该方法的类是否是引导类加载器（bootstrap class loader）
//如果不是的话，比如由AppClassLoader调用该方法，则抛出SecurityException异常
if (cc.getClassLoader() != null)
throw new SecurityException("Unsafe");
//返回单例对象
return theUnsafe;
}
虽然我们不能通过以上方法得到Unsafe对象，但得Unsafe类中有个私有的静态全局属性theUnsafe（Unsafe实例对象），通过反射， </br>可以获取到该成员属性theUnsafe对应的Field对象，并将其设置为可访问，从而得到theUnsafe具体对象，如下：
// 通过反射得到theUnsafe对应的Field对象
Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
// 设置该Field为可访问
field.setAccessible(true);
// 通过Field得到该Field对应的具体对象，传入null是因为该Field为static的
Unsafe unsafe = (Unsafe) field.get(null);
下面举个小栗子，用来生成一个对象实例：
class User {
private String name = "default";
private int age = -1;
public User() {
this.name = "test";
this.age = 18;
}
@Override
public String toString() {
return name + ": " + age;
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException,
SecurityException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException, InstantiationException {
Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
field.setAccessible(true);
Unsafe unsafe = (Unsafe) field.get(null);
User user = (User) unsafe.allocateInstance(User.class); //本地方法，功能是生成一个对象实例，但是不会运行该对象的构造方法
System.out.println(user); //不会执行构造函数：-1
User userFromNormal = new User();
System.out.println(userFromNormal); //正常实例化一个类执行构造函数后的输出: 18
}
}
4.Unsafe中其他函数
函数：objectFieldOffset， 功能：返回成员属性在内存中的地址相对于对象内存地址的偏移量，比较简单，就是返回成员属性内存地址相对于对象内存地址的偏移量，通过该方法可以计算一个对象在内存中的空间大小，方法是通过反射得到它的所有Field(包括父类继承得到的)，找出Field中偏移量最大值，然后对该最大偏移值填充字节数即为对象大小；
函数：putLong，putInt，putDouble，putChar，putObject等（还有put对应的get方法，很简单就是直接读取内存地址处的数据；） 功能：直接修改内存数据（可以越过访问权限） 我们可以举个putLong(Object, long, long)方法详细看下其具体实现，其它的类似，就声明了一个native本地方法：
public native void putLong(Object o, long offset, long x);//o:对象引用 offset:对象内存地址的偏移量 x:写入的数据
举个例子：
class User {
private String name = "test";
private long id = 1;
private int age = 2;
private double height = 1.72;
@Override
public String toString() {
return name + "," + id + "," + age + "," + height;
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException,
SecurityException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException, InstantiationException {
Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
field.setAccessible(true);
Unsafe unsafe = (Unsafe) field.get(null);
User user = new User();
System.out.println(user); //打印test,1,2,1.72
Class userClass = user.getClass();
Field name = userClass.getDeclaredField("name");
Field id = userClass.getDeclaredField("id");
Field age = userClass.getDeclaredField("age");
Field height = userClass.getDeclaredField("height");
//直接往内存地址写数据
unsafe.putObject(user, unsafe.objectFieldOffset(name), "midified-name");
unsafe.putLong(user, unsafe.objectFieldOffset(id),100l);
unsafe.putInt(user, unsafe.objectFieldOffset(age), 101);
unsafe.putDouble(user, unsafe.objectFieldOffset(height), 100.1);
System.out.println(user);//打印midified-name,100,101,100.1
}
} 函数：copyMemory、freeMemory 功能：copyMemory：内存数据拷贝，freeMemory：用于释放allocateMemory和reallocateMemory申请的内存
函数：compareAndSwapInt，compareAndSwapLong等 功能：CAS操作的方法
/*
* 将内存值与预期值作比较，判断是否相等，相等的话，写入数据，不相等不做操作，返回旧数据
*/
compareAndSwap (volatile jint *addr, jint old, jint new_val)
{
jboolean result = false;
spinlock lock;
if ((result = (*addr == old)))
*addr = new_val;
return result;
} 函数：getLongVolatile/putLongVolatile等方法 功能：这类方法使用volatile语义去存取数据。