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摘要：sun.misc.Unsafe类属于Java语言中基础类库的一部分，可以实现常规Java语言编程难以完成的任务，但它没有在JDK文档中公开，而且被限制使用。文中通过分析该类的设计模式，指出起限制作用的代码，并使用Java语言的反射机制获取到实例，同时给出具体代码以及使用条件。
0 引言
Java语言中，sun.misc.Unsafe类（下文简称Unsafe类）在基础类库中被大量使用，“扮演”着重要的角色。例如，java.math.BigInteger类在反序列化的过程中使用Unsafe类设置两个常量域，这两个常量域分别表示前者的符号和大小；java.util.concurrent.atomic包下的类使用Unsafe类实现原子操作。
Unsafe类的主要功能是执行底层调用，以本地代码的形式实现常规Java语言编程难以完成的任务。典型应用包括分配内存并以指针的形式进行操作、以偏移量的形式访问成员域、设置或取消线程的等待状态以及调用基于硬件的比较并交换指令等。可见，在编程过程中使用Unsafe类，有助于开发功能强大的应用。但是，Sun Micro System公司并沒有开放相应的API，而且限制开发人员获取实例。在此，笔者从该类的设计模式入手，介绍实例化过程中面临的问题，并以反射机制获取其实例。
1 Unsafe类的设计模式
面向对象的编程语言中，最重要的方法莫过于类的构造方法，它决定了实例的初始状态。Unsafe类在声明构造方法时，只使用如下一行代码：
private Unsafe() {}
由于构造方法只有一个，类在实例化时就必须执行。但是，该构造方法被声明为私有型，外界访问者不能调用，Unsafe类就必须自己调用构造方法完成初始化。代码如下：
private static final Unsafe theUnsafe = new Unsafe();
public static Unsafe getUnsafe() {
Class cc = sun.reflect.Reflection.getCallerClass(2);
if (cc.getClassLoader() != null)
throw new SecurityException("Unsafe");
return theUnsafe;
}
从代码中可以明显得出，Unsafe类采用了单例设计模式，以确保最多只有一个实例，而且外界必须使用getUnsafe方法才能得到。
2 不开放的getUnsafe方法
上文代码中，getUnsafe内部使用到sun.reflect.Reflection类的getCallerClass方法，后者也没有被公开，其返回值是Class类型，可以反映出当前虚拟机中类的调用关系，参数用于指定返回值距离调用栈顶端的距离。例如，参数值为0时返回sun.reflect.Reflection.Class，参数值为1返回Unsafe.Class，参数值为2时返回调用getUnsafe方法的类的Class实例，即引用cc。
根据JDK文档中的描述，只有在被引导类加载器加载的类、基本数据类型以及void类型的Class实例上调用getClassLoader方法，返回值才能为null。当开发人员直接调用getUnsafe方法时，cc所代表的类必然由开发人员编写，不会被引导类加载器加载，cc.getClassLoader()的返回结果必然不为null，则if语句条件成立，抛出异常，调用失败。
由此可见，getUnsafe方法只能被Java基础类库中已有的类调用，开发人员不能直接使用。
3 使用反射机制获取Unsafe实例
Java虚拟机在启动时，BootStrap加载器负责加载dt.jar中的类，Unsafe类就在其中，当开发人员的代码执行时，Unsafe类中的私有静态最终成员域theUnsafe已经被初始化，此时可以使用反射机制获取后者的引用，变相地获得Unsafe实例。需要说明的是，通过反射机制访问私有成员，需要取消Java语言访问检查。代码如下：
import java.lang.reflect.Field;
import sun.misc.Unsafe;
public class UnsafeSupport {
private static Unsafe unsafe;
static {
try{
Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
field.setAccessible(true);
unsafe = (Unsafe) field.get(null);
} catch(Exception e) {
System.out.println("访问失败");
}
}
public static Unsafe getInstance() {
return unsafe;
}
}
以上代码中，UnsafeSupport类封装了获取Unsafe实例的代码，通过公共静态方法getInstance返回结果，同样采用单一设计模式。在try代码块中，首先获取Unsafe类中theUnsafe成员域的Field对象；其次通过field.setAccessible(true)取消Java语言访问检查；最终，通过反射取得目标成员域的引用。
4 总结
Unsafe类封装了强大的功能，其中很多方法涉及到指针等底层操作，就像它的名称一样，会带来一定的不安全因素，这也是它不被公开的原因之一，在使用前要对代码做仔细的检查和测试。文中给出的方法需要取消Java语言访问检查，在不被允许的应用环境下会导致异常，使用前还需要进行全面的分析和评估。
参考文献:
[1]马朝晖，陈美红.Java语言导学.北京：机械工业出版社.2003，1.
[2]陈昊鹏.Java编程思想.北京：机械工业出版社.2007，6.
[3]陈昊鹏.JAVA核心技术卷II：高级特性.北京：机械工业出版社.2008，12.
[4]阎宏.Java与模式.北京：电子工业出版社.2002，10.
[5]耿祥义，张跃平.Java设计模式.北京：清华大学出版社.2009，5.
[6]O’Reilly Taiwan公司.JAVA技术手册.南京：东南大学出版社.2006，10.
0 引言
Java语言中，sun.misc.Unsafe类（下文简称Unsafe类）在基础类库中被大量使用，“扮演”着重要的角色。例如，java.math.BigInteger类在反序列化的过程中使用Unsafe类设置两个常量域，这两个常量域分别表示前者的符号和大小；java.util.concurrent.atomic包下的类使用Unsafe类实现原子操作。
Unsafe类的主要功能是执行底层调用，以本地代码的形式实现常规Java语言编程难以完成的任务。典型应用包括分配内存并以指针的形式进行操作、以偏移量的形式访问成员域、设置或取消线程的等待状态以及调用基于硬件的比较并交换指令等。可见，在编程过程中使用Unsafe类，有助于开发功能强大的应用。但是，Sun Micro System公司并沒有开放相应的API，而且限制开发人员获取实例。在此，笔者从该类的设计模式入手，介绍实例化过程中面临的问题，并以反射机制获取其实例。
1 Unsafe类的设计模式
面向对象的编程语言中，最重要的方法莫过于类的构造方法，它决定了实例的初始状态。Unsafe类在声明构造方法时，只使用如下一行代码：
private Unsafe() {}
由于构造方法只有一个，类在实例化时就必须执行。但是，该构造方法被声明为私有型，外界访问者不能调用，Unsafe类就必须自己调用构造方法完成初始化。代码如下：
private static final Unsafe theUnsafe = new Unsafe();
public static Unsafe getUnsafe() {
Class cc = sun.reflect.Reflection.getCallerClass(2);
if (cc.getClassLoader() != null)
throw new SecurityException("Unsafe");
return theUnsafe;
}
从代码中可以明显得出，Unsafe类采用了单例设计模式，以确保最多只有一个实例，而且外界必须使用getUnsafe方法才能得到。
2 不开放的getUnsafe方法
上文代码中，getUnsafe内部使用到sun.reflect.Reflection类的getCallerClass方法，后者也没有被公开，其返回值是Class类型，可以反映出当前虚拟机中类的调用关系，参数用于指定返回值距离调用栈顶端的距离。例如，参数值为0时返回sun.reflect.Reflection.Class，参数值为1返回Unsafe.Class，参数值为2时返回调用getUnsafe方法的类的Class实例，即引用cc。
根据JDK文档中的描述，只有在被引导类加载器加载的类、基本数据类型以及void类型的Class实例上调用getClassLoader方法，返回值才能为null。当开发人员直接调用getUnsafe方法时，cc所代表的类必然由开发人员编写，不会被引导类加载器加载，cc.getClassLoader()的返回结果必然不为null，则if语句条件成立，抛出异常，调用失败。
由此可见，getUnsafe方法只能被Java基础类库中已有的类调用，开发人员不能直接使用。
3 使用反射机制获取Unsafe实例
Java虚拟机在启动时，BootStrap加载器负责加载dt.jar中的类，Unsafe类就在其中，当开发人员的代码执行时，Unsafe类中的私有静态最终成员域theUnsafe已经被初始化，此时可以使用反射机制获取后者的引用，变相地获得Unsafe实例。需要说明的是，通过反射机制访问私有成员，需要取消Java语言访问检查。代码如下：
import java.lang.reflect.Field;
import sun.misc.Unsafe;
public class UnsafeSupport {
private static Unsafe unsafe;
static {
try{
Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
field.setAccessible(true);
unsafe = (Unsafe) field.get(null);
} catch(Exception e) {
System.out.println("访问失败");
}
}
public static Unsafe getInstance() {
return unsafe;
}
}
以上代码中，UnsafeSupport类封装了获取Unsafe实例的代码，通过公共静态方法getInstance返回结果，同样采用单一设计模式。在try代码块中，首先获取Unsafe类中theUnsafe成员域的Field对象；其次通过field.setAccessible(true)取消Java语言访问检查；最终，通过反射取得目标成员域的引用。
4 总结
Unsafe类封装了强大的功能，其中很多方法涉及到指针等底层操作，就像它的名称一样，会带来一定的不安全因素，这也是它不被公开的原因之一，在使用前要对代码做仔细的检查和测试。文中给出的方法需要取消Java语言访问检查，在不被允许的应用环境下会导致异常，使用前还需要进行全面的分析和评估。
参考文献:
[1]马朝晖，陈美红.Java语言导学.北京：机械工业出版社.2003，1.
[2]陈昊鹏.Java编程思想.北京：机械工业出版社.2007，6.
[3]陈昊鹏.JAVA核心技术卷II：高级特性.北京：机械工业出版社.2008，12.
[4]阎宏.Java与模式.北京：电子工业出版社.2002，10.
[5]耿祥义，张跃平.Java设计模式.北京：清华大学出版社.2009，5.
[6]O’Reilly Taiwan公司.JAVA技术手册.南京：东南大学出版社.2006，10.